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Sende- und Empfangsanordnung für drahtlose Nachrichtenübertragung
Empfangsanordnungen für drahtlose Nachrichtenübertragung weisen im allgemeinen einen Überlagerungsempfänger auf, bei welchem in einer Mischstufe das empfangene Signal mit der von einem lokalen
Hilfsoszillator erzeugten Schwingung überlagert wird, wobei anschliessend das erzeugte Zwischenfrequenz- signal verstärkt und zur Gewinnung der niederfrequenten Nachricht demoduliert wird. Die Frequenz des Hilfsoszillators liegt hiebei in der Grössenordnung der Frequenz des empfangenen Signals und muss von ausreichender Stabilität sein. Die Erfüllung dieser Bedingung erfordert namentlich bei sehr hohen Emp- fangsfrequenzen (Mikrowellen) einen beträchtlichen Aufwand.
Es ist bekannt, in Sende- und Empfangsanordnungen den lokalen Hilfsoszillator dadurch zu umgehen, dass als zur Überlagerung benötigte Schwingung die Hochfrequenzschwingung des gleichzeitig betriebenen Senders verwendet wird, so dass nur noch die Frequenz des Sendeoszillators von ausreichender Stabilität sein muss. Wenn die ausgesendeten und empfangenen Hochfrequenzschwingungen frequenzmoduliert sind, so weist im Empfänger das durch Überlagerung des Empfangssignals mit dem Sendesignal erzeugte Zwischenfrequenzsignal eine zusätzliche Frequenzmodulation auf. Nach der Demodulation des Zwischenfre- quenzsignals tritt dann neben dem von der Gegenstation übermittelten Modulationssignal auch das Modulationssignal des gleichzeitig am Ort des Empfängers betriebenen Senders auf, das normalerweise in den gleichen Niederfrequenzbereich fällt.
Die übertragene Nachricht ist dadurch in unzulässiger Weise gestört.
Eine nachträgliche Kompensation des störenden Modulationssignales ist denkbar durch Zuführung dieses Modulationssignales mit umgekehrtem Vorzeichen in den Demodulationskreis. Wegen der unvermeidlichen Frequenzabhängigkeit der im ganzen System auftretenden Amplituden- und Phasenübertra- gungsverhältnisse und wegen deren zeitlicher Veränderlichkeit stellt eine derartige Kompensation keine befriedigende Lösung dar.
Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangsanordnung für drahtlose Nachrichtenübertragung, bei welcher die frequenzmodulierte Sendeschwingung ebenfalls gleichzeitig als Überlagerungsschwingung für den Empfänger verwendet wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger zwei Mischstufen vorhanden sind, welchen je eine von der Sendeschwingung bzw. von einer der Modulation des Senders dienenden frequenzmodulierten Hilfsschwingung abgeleitete, mit dem gleichen Hub frequenzmodulierte Schwingung als Übertragungsschwingung derart zugeführt ist, dass die Frequenzmodulation am Ausgang der zweiten Mischstufe verschwindet.
An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.
In den Fig. 1 und 2 ist die Erfindung an den Ausführungsbeispielen einer Sende- und Empfangsanordnung gezeigt, bei welcher zur Modulation der Sendeschwingung ein frequenzmodulierter Hilfsoszillator vorgesehen ist. In Fig. 3 ist die Erfindung am Ausführungsbeispiel einer Relaisstation mit zwei Übertragungsrichtungen gezeigt.
In Fig. 1 weist der frequenzmodulierte Sender in bekannter Weise einen frequenzstabilen, beispielsweise quarzstabilisierten Oszillator Go auf, dessen Schwingung eo mit der Frequenz fQ einem Frequenzvervielfacher V zugeführt ist. Seine Ausgangsschwingung en mit der n-mal höheren Frequenz fn wird im
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Verstärker A3 verstärkt. Zur Frequenzmodulation der abzustrahlenden hochfrequenten Schwingung ist ein Hilfsoszillator F vorgesehen, dessen Trägerfrequenz wesentlich kleiner als die Sendefrequenz ist, also beispielsweise 500 bis 1000mal kleiner, und der durch das Nachrichtensignal em2 frequenzmoduliert ist.
Die frequenz zmodulierte Schwingung ex des Hilfsoszillators ist einer Mischstufe M3 zugeführt, in welcher sie mit der vervielfachten und verstärkten Schwingung en gemischt wird. Die nun frequenzmodulierte
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wird imdulierter Signale ist vorteilhaft, weil die Frequenzstabilität der durch den Oszillator Go erzeugten Trägerschwingungen unabhängig von der Modulation angenähert erhalten bleibt, da die Frequenz des Hilfsoszillators F wesentlich kleiner ist. Zudem müssen an die Frequenzstabilität des Hilfsoszillators F wesentlich geringere Anforderungen gestellt werden, und schliesslich ist die Frequenzmodulation im Hilfsoszillator F wegen seiner verhältnismässig niedrigen Frequenz ohne Schwierigkeiten durchführbar.
Es ist in bekannter Weise auch möglich, an Stelle des frequenzmodulierten Hilfsoszillators F andere Mittel zur Erzeugung einer frequenzmodulierten Hilfsschwingung vorzusehen, beispielsweise eine Anordnung mit einem symmetrischen Modulator, welchem die niederfrequente Nachrichtenschwingung und die Ausgangsschwingung eines frequenzstabilen Oszillators zugeführt sind, und dessen Ausgangsschwingung mit der um 900 in der Phase gedrehten Ausgangsschwingung des Oszillators kombiniert wird.
Im Empfangsteil ist die durch die Empfangsantenne aufgenommene Schwingung er mit der Frequenz fr einer ersten Mischstufe M-. zugeführt, in welcher sie mit der frequenzmodulierten Sendeschwingung es überlagert wird. Die Zuführung der Sendeschwingung es zur Mischstufe Ml erfolgt zweckmässigerweise über einen Koppelkreis Bi zur Amplitudenabschwächung. Da sowohl Empfangs- wie auch Sendefrequenz der Anordnung von gleicher Grössenordnung sind, liegt die Frequenz fy der ersten Zwischenfrequenzschwin- gung ey bei Ausnutzung des Differenzsignales wesentlich tiefer als die Empfangsfrequenz. Die Zwischen-
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schenfrequenzschwingung ez mit der Frequenz fz überlagert wird.
Nach der Verstärkung in einem Verstärker A2 ist die zweite Zwischenfrequenzschwingung ez dem Frequenzdiskriminator D zugeführt, in welchem das Nachrichtensignal e gewonnen wird.
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Schwingung er (Frequenz fr) mit dem Modulationssignal e des Empfangssignals frequenzmoduliert, so dass die erste Zwischenfrequenzschwingung ey mit zwei Nachrichtensignalen frequenzmoduliert ist. Bei der zweiten Überlagerung in der Mischstufe M2, bei welcher wieder die Überlagerungsschwingung ex die höhere Frequenz aufweisen soll, ergibt sich eine zweite Zwischenfrequenzschwingung ez mit der Frequenz fz = fx-fy, woraus sich ergibt, dass
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Eine zweite Bedingung besteht darin, dass die der zweiten Mischstufe M2 zugeführten Schwingungen, nämlich die erste Zwischenfrequenzschwingung ey und die Überlagerungsschwingung ex, gleiches Modulationsvorzeichen aufweisen müssen, wenn bei der Überlagerung, wie üblich, die Differenzfrequenz benötigt wird. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn in der ersten Mischstufe M die Überlagerungsschwingung es eine höhere Frequenz fs als das Empfangssignal er mit der Frequenz fr hat und wenn die Frequenz der in der Mischstufe M3 erzeugten Sendeschwingung es die Summenfrequenz der n-mal vervielfachten Frequenz fn des Oszillators Go und der Frequenz fx der Schwingung ex des Hilfsoszillators F ist.
Falls in der ersten Mischstufe M das Empfangssignal er eine höhere Frequenz fr als die Überlagerungsschwingung es hat, muss nach der Mischstufe Mg die Frequenz fs der Sendeschwingung es die Differenzfrequenz der vervielfachten Frequenz fn des Oszillators Go und der Frequenz fx des Hilfsoszillators F sein.
Schliesslich besteht die dritte Bedingung, dass die Laufzeiten der beiden Überlagerungsschwingungen von den gemeinsamen Mitteln zur Erzeugung der frequenzmodulierten Hilfsschwingung bis zum Ausgang
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denIn einer Anordnung gemäss Fig. 1 oder 2 können die Frequenzen der verschiedenen Schwingungen beispielsweise folgende Werte aufweisen :
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<tb>
<tb> Oszillator <SEP> Go <SEP> : <SEP> Fo <SEP> = <SEP> 55 <SEP> MHz
<tb> Vervielfacher <SEP> V <SEP> : <SEP> n <SEP> = <SEP> 27, <SEP> so <SEP> dass <SEP> f <SEP> = <SEP> 7040 <SEP> MHz
<tb> Hilfsoszillator <SEP> F <SEP> : <SEP> fx <SEP> = <SEP> 80 <SEP> MHz
<tb> Sendefrequenz <SEP> ; <SEP> fs <SEP> = <SEP> fn <SEP> + <SEP> fx <SEP> = <SEP> 7120 <SEP> MHz
<tb> Empfangsfrequenz <SEP> : <SEP> far <SEP> = <SEP> 7042 <SEP> MHz
<tb> erste <SEP> Zwischenfrequenz <SEP> :
<SEP> fy <SEP> = <SEP> fus-fur <SEP> = <SEP> 78 <SEP> MHz
<tb> zweite <SEP> Zwischenfrequenz <SEP> ; <SEP> fz <SEP> = <SEP> fx-fv <SEP> = <SEP> 2 <SEP> MHz
<tb>
Durch die Verwendung der frequenzmodulierten Sendeschwingung als Überlagerungsschwingung im
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lässt sich eine freie Frequenzwahl durch eine zusätzliche Überlagerungsstufe mit unmodulierter Überlagerungsschwingung in verhältnismässig tiefer Frequenzlage im Empfänger ohne weiteres erreichen. Der Vorteil der Einsparung eines frequenzstabilen Oszillators zur Erzeugung der ersten Überlagerungsschwingung bleibt dennoch erhalten. Dieser Vorteil fällt besonders stark bei Frequenzen über etwa 1000 MHz ins Gewicht, da in diesem Frequenzgebiet der Einbau eines Oszillators mit der dazugehörigen Frequenzstabilisierung meist einen beträchtlichen Aufwand nach sich zieht.
Gegenüber einer Kompensation der durch die erste Überlagerung des Empfangssignales mit der Sendeschwingung erzeugten zusätzlichen Frequenzmodulation im Niederfrequenzteil des Empfängers weist die Anordnung gemäss der Erfindung den Vorteil auf, dass eine konstante Verstärkung aller durchlaufenen
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richtung zur neuen Sendeschwingung es2 überlagert und über die Sendeantenne S2 abgestrahlt.
Da sowohl. der ersten Mischstufe M 11 bzw. M21 wie auch der dritten Mischstufe M12 bzw. M22 die gleiche Sendeschwingung der andern Übertragungsrichtung als Überlagerungsschwingung zugeführt ist, der Frequenzhub der Überlagerungsschwingungen also derselbe ist, tritt unter Berücksichtigung des Modula-
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tion mehr auf. Die Beachtung des richtigen Modulationsvorzeichens führt dazu, dass die Frequenzverschiebung in der Relaisstation jeweils in beiden Übertragungsrichtungen gleich gross ist. Eine freie Frequenzplanung ist ohne weiteres möglich, wenn statt eines Hilfsoszillators G2 für beide Übertragungsrichtungen zwei getrennte Oszillatoren mit verschiedenen Frequenzen verwendet werden.
Der Mehraufwand ist hiebei gering, da die Frequenzen dieser Oszillatoren verhältnismässig klein sind und demnach die verlangte Stabilität leicht zu erreichen ist. Anderseits können der Hilfsoszillator G2 und die Mischstufen M10 und M20 vollständig entfallen, wenn Sende- und Empfangsfrequenz in jeder Übertragungsrichtung übereinstimmen dürfen.
Wie bei den Anordnungen der Fig. 1 und 2 ist es zweckmässig, die Sendeschwingung der jeweils an- dern Übertragungsrichtung den Mischstufen über Abschwächer Bll bzw. B21 zuzuführen. Falls sich durch die Zwischenfrequenzverstärker All, Al (). A21, A20 in den Stromläufen der als Überlagerungsschwingungen zugeführten Sendeschwingungen unterschiedliche Laufzeiten ergeben, sind in bereits erwähnter Weise die Verzögerungskreise B12 bzw. B22 vorzusehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sende- und Empfangsanordnung für drahtlose Nachrichtenübermittlung, bei welcher die frequenzmodulierte Sendeschwingung gleichzeitig als Überlagerungsschwingung für den Empfänger verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger zwei Mischstufen (Ml, M2) vorhanden sind, welchen je eine von der Sendeschwingung (es) bzw. von einer der Modulation des Senders dienenden frequenzmodulierten Hilfsschwingung (ex) abgeleitete, mit dem gleichen Hub frequenzmodulierte Schwingung als Übertragungsschwingung derart zugeführt ist, dass die Frequenzmodulation am Ausgang der zweiten Mischstufe (M2) verschwindet.