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Funkfeld in einer Richtfunkstrecke
Die Erfindung bezieht sich auf ein Funkfeld in einer Richtfunkstrecke, bei dem sowohl in der Sendestelle als auch in der Empfangsstelle mehrere, vorzugsweise eng frequenzbenachbarte, hochfrequente Kanäle über eine Weichenschaltung zu einem gemeinsamen hochfrequenten Bündel zusammengefasst sind.
Bei Breitband-Richtfunksystemen findet meist ein Frequenzschema Anwendung, wie es für ein System im Bereich um 6 GHz als Beispiel in Fig. I gezeigt ist. Ein Frequenzband von etwa 5900 bis etwa 6400 MHz enthält acht hochfrequente Kanäle, deren jeder eine Breite von etwa 32 MHz hat und deren gegenseitiger Mittenfrequenzabstand für die frequenztieferen vier Kanäle ebenso wie für die frequenzhohen vier Kanäle je etwa 59 MHz beträgt. Innerhalb eines Funkfeldes, bestehend aus einer Sendestation und zugehöriger Empfangsstation werden meist nur Kanäle entweder aus der Gruppe der unteren vier oder aus der Gruppe der oberen vier Kanäle entnommen.
Bei aus mehreren Funkfeldern bestehenden Richtfunksystemen wird meist in der Weise gearbeitet, dass für das in Übertragungsrichtung erste Funkfeld beispielsweise die vier frequenztiefen Kanäle angewendet werden, im darauffolgenden Funkfeld die vier frequenzhöheren Kanäle, im nächstfolgenden Funkfeld wiederum die vier niedrigsten usw. Hiedurch wird eine unerwünschte Schleifenbildung in der, aufeinanderfolgende Funkfelder verbindenden Relaisstelle vermieden. Zur zusätzlichen Entkopplung zwischen einzelnen Kanälen wird häufig auch noch eine Entkopplung durch unterschiedliche Polarisationsrichtungen für die einzelnen Kanäle angewendet.
Arbeiten mehrere Sender in einer Sendestelle eines derartigen Richtfunksystems auf einer gemeinsamen Antenne, so werden die einzelnen Senderausgänge über die bekannten Weichenschaltungen mit Richtungsgabeln oder mit Brückenfiltern zu einem gemeinsamen Übertragungsweg zusammengefasst, der zur gemeinsamen Antenne führt. In der zugehörigen Empfangsstelle dieses Funkfeldes, die dann häufig auch nur mit einer gemeinsamen Empfangsantenne arbeitet, wird dann eine entsprechende Weichenschaltung vorgesehen, die die über die gemeinsame Antenne empfangenen Kanäle frequenzmässig trennt und dem einzelnen Empfänger zuführt.
Vor allem bei derartigen Anlagen tritt ein schwieriges Problem insofern auf als die Weichenschaltungen mit ihren Filtern und sonstigen Schaltelementen Übertragungsdämpfungen und Laufzeitverzerrungen verursachen, die ausserdem unter sich für die einzelnen frequenzverschiedenen Kanäle noch unterschiedlich sind. Mittels besonderer Entzerrerschaltungen ist es möglich, vor allem die Laufzeitverzerrungen in derartigen Systemen für die einzelnen Kanäle in gewissem Masse auszugleichen, doch ist der hiefür erforderliche Aufwand relativ gross, weil sich die Werte für die einzelnen frequenzverschiedenen Kanäle ziemlich unterscheiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Funkfeld der einleitend beschriebenen Art die Anforderungen an die Entzerrungsschaltungen wesentlich zu mildern.
Ausgehend von einem Funkfeld in einer Richtfunkstrecke, bei dem sowohl in der Sendestelle als auch in der Empfangsstelle mehrere vorzugsweise eng frequenzbenachbarte hochfrequente Kanäle über eine Weichenschaltung zu einem gemeinsamen hochfrequenten Bündel zusammengefasst sind, wird erfindungsgemäss diese Aufgabe in der Weise gelöst, dass die Weichenschaltungen I, II in der Sendestelle und in der Empfangsstelle hinsichtlich des verwendeten Weichentyps und der verwendeten Filter schaltungsmässig gleich ausgeführt sind, und dass für die einzelnen hochfrequenten Kanäle a', b', c', d'in der Empfangsweichenschaltung II die Anschlüsse durch unterschiedliche Abstimmung der Filter Fa', Fb', Fe', Fd'
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tungen I, II gegeben sind,
und dass ausserdem für die einzelnen Kanäle getrennte Entzerrersnetzwerke vorgesehen sind, die vorzugsweise untereinander gleich ausgebildet und nur entsprechend dem einzelnen Kanal unterschiedlich abgestimmt sind, insbesondere in der Art, dass die einzelne Entzerrerschaltung aus einem 3 db-Richtungskoppler in Form zweier zueinander parallel geführter und über die Schmalseite gekoppelter Hohlleiter 7f7, H2 mit Rechteckquerschnitt besteht, an dessen an einem Ende gelegenen beiden Hohlleiteranschlüssen je einer von zwei gleichen, vorzugsweise durchstimmbaren Hohlraumresonatoren Kl, K2 mit Parallelresonanzverhalten angeschaltet ist, während die an dem andern Ende gelegenen beiden Hohlleiteranschlüsse als Eingangs- und Ausgangsanschluss dienen.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Empfangsweichenschaltung aus einer Richtungsgabel besteht, an deren, von der Einspeisungsstelle aus betrachtet, in Umlaufrichtung letzten Anschluss ein Absorber reflexionsfrei angeschaltet ist, während jeder der zwischen dem Absorber und der Einspeisungsstelle liegenden Anschlüsse über ein Durchgangsfilter für den jeweiligen hochfrequenten Kanal, das für die andern hochfrequenten Kanäle total reflektiert, mit der zugehörigen Empfangseinrichtung verbunden ist. Dabei kann bei der Sender- und Empfangsweichenschaltung einer der Anschlüsse für ein Durchgangsfilter mit einer weiteren Richtungsgabel verbunden sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Senderweichenschaltung aus einer Richtungsgabel besteht, von der ein Anschluss mit einem Absorber reflexionsfrei abgeschlossen ist, während der in Umlaufrichtung vorausgehende Anschluss zu dem für alle Kanäle gemeinsamen Übertragungsweg führt und an die übrigen Anschlüsse die Sender für die einzelnen hochfrequenten Kanäle über Filter angeschaltet sind, die nur den jeweiligen hochfrequenten Kanal durchlassen und für alle andern hochfrequenten Kanäle total reflektieren.
Mit Vorteil kann die einzelne Weichenschaltung auch als Brückenfilter in der Weise ausgebildet sein, dass die Nebenleitungen von je zwei Gabelübertragern GÜ über Bandfilter (entweder nur Bandpässe oder nur Bandsperren ; beim Ausführungsbeispiel nur Bandsperren) für den auszublenden Kanal zu einer Schleife geschaltet sind.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert.
Die Fig. 2 zeigt ein Funkfeld mit der Sendestelle 1 und der zugehörigen am andern Ende des Funkfeldes befindlichen Empfangsstelle 11. Beide Endstellen arbeiten mit je einer gemeinsamen Richtantenne A,
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W 11 verbunden sind. Jede der Weichenschaltungen hat vier Anschlüsse a, b, c und d bzw. a', b', c'und d' für die Anschaltung von vier Sendern bzw. vier Empfängern, von denen jeder Sender einen hochfrequenten Kanal entsprechend Fig. 1 aussendet bzw. jeder Empfänger einen hochfrequenten Kanal nach Fig. 1 empfängt. Die einzelnen Sender und Empfänger sind lediglich schematisch angedeutet. Hinsichtlich der Zuordnung der Sender zu den Anschlüssen a bis d und der Empfänger zu den Anschlüssen a'bis d'ist das Schemabild der Fig. 2 massgebend.
Die Weichenschaltung W 1 besteht aus zwei Richtungsgabeln RG 1 und RG 2. An die Richtungsgabel RG 1 ist die gemeinsame Antennenzuleitung L 1 zur gemeinsamen Antenne angeschaltet. Der in Umlaufrichtung der Richtungsgabel darauffolgende Anschluss führt zur Richtungsgabel RG 2. Die beiden weiteren Anschlüsse der Richtungsgabel RG 1 sind über Filter Fa und Fb zu den Anschlüssen a
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für das Filter Fd vorausgehende Richtungsgabelanschluss ist mittels eines Absorbers R reflexionsfrei abgeschlossen.
Analog ist die Weichenschaltung W II aufgebaut, welche die Richtungsgabeln RG l'und RG 2'sowie die Filter Fa'bis Fd'enthält.
Hinsichtlich der Filter ist folgende Ausbildung gegeben. Jedes der Filter ist auf einen bestimmten Kanal abgestimmt und lässt nur diesen hochfrequenten Kanal möglichst dämpfüngs-und verzerrungsarm passieren. Für alle andern Kanäle wirkt das Filter möglichst verlustfrei totalreflektierend. Es ergibt sich dann die bekannte Wirkungsweise derartiger Weichenschaltungen, bei der die beispielsweise über das Filter Fd eingespeisten Schwingungen in der Richtungsgabel RG 2 zu dem für diese Schwingungen totalreflektierenden Filter Fe gelangen, von dort dann in die Zuleitung zur Richtungsgabel RG 1 weiterlaufen, um schliesslich nach Reflexion an den Filtern Fa und Fb über die gemeinsame Antennenzuleitung L 1 zur Antenne zu gelangen, über die sie ausgesendet werden.
Beispielsweise können die einzelnen Filter aus unter sich gleichartig ausgebildeten Bandpassfiltern mit beispielsweise fünf Hohlleitungsresonatorenbestehen. Dabei sind die einzelnenBandpassfilter der Sende- seite unter sich um etwa 59 MHz verschieden abgestimmt und lassen nur den Kanal durch, für den sie bestimmt sind. Analog ist dann die Ausbildung der empfangsseitigen Filter vorzunehmen.
In Fig. 3 ist in einem Schema gezeigt, auf welche Kanäle die einzelnen Anschlüsse abgestimmt werden müssen, damit die erfindungsgemässe Lehre erfüllt ist. Es sind hiebei zur Vereinfachung lediglich die Anschlüsse a bis c und a'bis d'unter Fortlassung der Weichenschaltungen, der Antennen usw. wiedergegeben, und an diese Anschlüsse a'bis d'die mit der entsprechenden Kanalziffer bezeichneten Sender angeschaltet.
Wird beispielsweise an den Anschluss a ein Sender für den Kanal 3, an den Anschluss b ein Sender für den Kanal 4, an den Anschluss e ein Sender für den Kanal 2 und an den Anschluss d ein Sender für den Kanal 1 angeschaltet, so ist an den Anschluss a'ein Empfänger für den Kanal 1, an den Anschluss b'ein Empfänger für den Kanal 2, an den Anschluss c'ein Empfänger für den Kanal 4 und an den Anschluss d'ein Empfänger für den Kanal 3 über das jeweils auf diesen Kanal abgestimmte Filter anzuschalten. In diesen hochfrequenten Übertragungsweg vom Sender bis zum Empfänger ist weiterhin ein Laufzeitentzerrer einzuschalten, der in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen wurde.
Vorzugsweise soll dieser Laufzeitentzerrer z. B. für den Anschluss a dem Filter Fa vorgeschaltet bzw. dem Filter Fa'beim Anschluss a'nachgeschaltet werden ; denn dadurch ergeben sich zusätzlich günstige Bedingungen für die Durchlassdämpfungen.
In den Fig. 4 bis 7 sind weitere Kompensationsmöglichkeiten für die Anschaltung der einzelnen Sender und die für die Erfüllung für die Lehre der Erfindung anzuwendende Anschaltung der Empfänger gegeben.
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Beim Schema nach Fig. 4 wird der Kanal 1 in den Anschluss d eingespeist, der Kanal 2 in den Anschluss b, der Kanal 3 in den Anschluss c und der Kanal 4 in den Anschluss a. Empfangsseitig erfolgt die Entnahme des Kanals 1 im Anschluss a', die Entnahme des Kanals 2 im Anschluss c', die Entnahme des Kanals 3 im Anschluss b'und die Entnahme des Kanals 4 im Anschluss d'.
Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird der Kanal 1 in den Anschluss d, der Kanal 2 in den Anschluss a, der Kanal 3 in den Anschluss c und der Kanal 4 in den Anschluss b eingespeist. Empfangsseitig wird der Kanal 1 dem Anschluss a', der Kanal 2 dem Anschluss d', der Kanal 3 dem Anschluss b'und der Kanal 4 dem Anschluss c'entnommen.
Beim Schema nach Fig. 6 wird der Kanal 1 in den Anschluss d, der Kanal 2 in den Anschluss b, der Kanal 3 in den Anschluss a und der Kanal 4 in den Anschluss c eingespeist, während empfangsseitig der Kanal 1 dem Anschluss a', der Kanal 2 dem Anschluss c', der Kanal 3 dem Anschluss d'und der Kanal 4 dem Anschluss b'entnommen wird.
Beim Schema nach Fig. 7 wird der Kanal 1 über den Anschluss d, der Kanal 2 über den Anschluss a, der Kanal 3 über den Anschluss b und der Kanal 4 über den Anschluss c zugeführt. Empfangsseitig erfolgt die Abnahme des Kanals 1 über den Anschluss a', des Kanals 2 über den Anschluss d', des Kanals 3 über den Anschluss c'und des Kanals 4 über den Anschluss b'.
Analog ist in dem Fall vorzugehen, dass dem Anschluss a der Kanal 1, dem Anschluss b der Kanal 2, dem Anschluss c der Kanal 3 und dem Anschluss d der Kanal 4 zugeordnet wird.
In Fig. 8 ist für vier frequenzmässig aufeinanderfolgende Kanäle nach Fig. 1 das Laufzeitverhalten der beiden Weichenanordnungen eines Funkfeldes und der Reflexionsfaktor p wiedergegeben. Dabei ist die Laufzeitdifferenz Ar, von einer mittleren Laufzeit aus betrachtet, aufgetragen und der Reflexionsfaktor p unter Zugrundelegung von jeweils aus fünf Hohlraumresonatoren bestehenden Filtern. Man sieht aus diesem Bild, dass durch die erfindungsgemässe Anordnung die Laufzeitkurven formmässig praktisch übereinstimmen und auch die Durchgangsdämpfungen praktisch gleich für alle Kanäle sind. Man kann daher für alle Kanäle gleiche Entzerrer verwenden und muss die Laufzeitentzerrer für den Kanal 1 und den Kanal 4 nur etwas gegenüber der Kanalmittenfrequenz verstimmen, für den Kanal 1 nach niedrigen Frequenzen hin und für den Kanal 4 nach etwas höheren Frequenzen hin.
Durch die besondere Anschaltung wird erreicht, dass, für den einzelnen Kanal betrachtet, die Anzahl von Totalreflexionen und die Anzahl der hinsichtlich Laufzeitverzerrungen mitbestimmenden Filterflanken auf dem Übertragungsweg vom Sender zum Empfänger gleich der Anzahl von Totalreflexionen und der Anzahl von wirksamen Filterflanken in jedem andern Kanal werden. Zusätzlich ergibt sich dadurch noch ein besonders günstiges Verhalten hinsichtlich der Werte für die Durchlassdämpfungen in den einzelnen Kanälen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform eines derartigen Laufzeitentzerrers ist in Fig. 9 im Längsschnitt
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die in an sich bekannter Weise über eine in der gemeinsamen Trennwand, der mit den Schmalseiten aneinanderliegenden Hohlleiter vorgesehene Koppelöffnung L miteinander gekoppelt sind, u. zw. derart, dass ein sogenannter 3 dB-Richtkoppler gebildet wird. Der linke obere Anschluss dient als Eingang, der linke untere Anschluss als Ausgang des Laufzeitentzerrers. Am rechten oberen Anschluss und rechten unteren Anschluss sind je ein Parallelresonanzkreis angeschaltet, die für das gezeigte Ausführungsbeispiel eine Halbwertsbreite von je 80 MHz haben und mittels eines gemeinsamen Antriebes durchstimmbar sind.
Die Durchstimmung ist erforderlich, damit der Laufzeitentzerrer entsprechend Fig. 8 auf den entsprechenden Kanal eingestellt werden kann. Der Vorteil des gezeigten Richtungskopplers für einen derartigen Laufzeitentzerrer ist vor allem darin zu sehen, dass die beiden Hohlleitungsabschnitte H 1 und H 2 zu-
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lich der Resonatorabschnitte K 1 und K 2 parallel zueinander liegen und damit, baumässig betrachtet, besonders günstige Verhältnisse ergeben.
Mit dem gezeigten Laufzeitentzerrungsglied lassen sich Übertragungskurven für die Laufzeit erreichen, wie es in Fig. 10 für die vier Kanäle 1-4 aus Fig. 8 erreicht wurde.
Bei Brückenweichen wird im allgemeinen die bekannte Schaltung anzuwenden sein, bei der, so wie in Fig. 11 gezeigt, die Nebenleitungen von je zwei Gabelübertragern G U über Bandfilter (entweder nur Bandpässe oder nur Bandsperren ; beim Ausführungsbeispiel nur Bandsperren) für den auszublendenden Kanal zu einer Schleife geschaltet sind. Der geforderten Kanalzahl entsprechend sind derartige Achtpole in der gezeigten Weise in Reihe geschaltet. Die Empfangsseite, die in Fig. 11 ebenfalls schematisch mit angedeutet ist, ist analog auszubilden. Für die Filter wurde in Fig. 11 die gleiche Bezeichnung gewählt, wie in den vorausgehenden Figuren. Mit R sind reflexionsfrei die betreffenden Gabelübertragerzweige abschliessenden Absorber bezeichnet.
Die Weichenausgänge sind entsprechend den vorausgehenden Figuren mit a bis d bzw. a'bis d'bezeichnet. LI bzw. L II sind die gemeinsamen Zuleitungen und A bedeutet die Antenne.
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