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PATENTANSPRÜCHE
1. Empfangsstelle für UKW-Tonrundfunksignale mit einer wenigstens aus einer Rundstrahlantenne bestehenden Antennenanordnung zum Empfang von Signalen mit unterschiedlich hoher Empfangsfeldstärke, zu deren pegelmässiger Aufbereitung ein Breitbandverstärker und wenigstens ein auf die Empfangsfrequenz jeweils eines UKW-Tonrundfunksignals abgestimmter Frequenzumsetzer vorgesehen ist, der das empfangene Signal in einer ersten Mischstufe zunächst in eine Zwischenfrequenzlage und anschliessend aus dieser in einer zweiten Mischstufe in den ursprünglichen Empfangskanal im UKW-Tonrundfunkbereich umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitung der einzelnen Empfangssignale in der Weise erfolgt, dass nur für die mit geringer Empfangsfeldstärke einfallenden Signale je ein Frequenzumsetzer vorgesehen ist, dass die übrigen,
mit höherer Empfangsfeldstärke einfallenden Signale einem breitbandigen UKW-Verstärker zugeführt sind und dass die Verstärkung des Breitband-Verstärkers und des bzw. der Frequenzumsetzer so gewählt ist, dass sich an deren Ausgängen ein annähernd gleichgrosser Ausgangspegel ergibt.
2. Empfangsstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Signalen jeweils einer Antenne zugeordneten Frequenzumsetzer und der UKW-Breitband-Verstärker eingangsseitig nach dem Durchschleifprinzip zusammengefasst sind.
3. Empfangsstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge des Breitbandverstärkers und des bzw. der Frequenzumsetzer hochohmig auf eine allen Signalen gemeinsame Sammelleitung geschaltet sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Empfangsstelle für UKW-Tonrundfunksignale mit einer wenigstens aus einer Rundstrahlantenne bestehenden Antennenanordnung zum Empfang von Signalen mit unterschiedlich hoher Empfangsfeldstärke, zu deren pegelmässiger Aufbereitung ein Breitbandverstärker und wenigstens ein auf die Empfangsfrequenz jeweils eines UKW-Tonrundfunksignals abgestimmter Frequenzumsetzer vorgesehen ist, der das empfangene Signal in einer ersten Mischstufe zunächst in eine Zwischenfrequenzlage und anschliessend aus dieser in einer zweiten Mischstufe in den ursprünglichen Empfangskanal im UKW-Tonrundfunkbereich umsetzt.
Eine derart aufgebaute Empfangsstelle ist bereits aus dem Patent-Nr. 21 40 680 vorbekannt.
Die an sich einfachste Signalaufbereitung der UKW-Tonrundfunksignale mit Hilfe eines einzigen Breitbandverstärkers wird aufgrund der grossen Anzahl der empfangbaren UKW-Sender immer schwieriger, weil zwischen dem niedrigen Eingangspegel (20 bis 30 dB pLV) eines Fernsenders und dem relativ hohen Eingangspegel (70 bis 80 dB uV) der Nahbzw. Ortssender eine Differenz von etwa 60 dB uV liegt, die den Dynamikbereich üblicher Breitbandverstärker weit übersteigt.
Wie das in Figur 1 beispielhaft dargestellte Pegeldiagramm zeigt, ist die breitbandige Verstärkung auch insofern problematisch, als zwar einerseits die Ortssendersignale 0 ausreichend verstärkt, andererseits aber viele Fernsendersignale F vom Rauschpegel RP und dem Intermodulationsgeräusch IM (schraffierter Bereich) des Verstärkers überdeckt werden.
Die Verwendung von Sperrkreisen zur selektiven Pegelabsenkung einzelner Ortssendersignale im Hinblick auf eine Pegelnivellierung und Verringerung des Intermodulationsgeräusches führt nicht zum gewünschten Erfolg, weil wegen der meist zu grossen Bandbreite der verwendeten Sperrkreise auch frequenzbenachbarte Fernsender mit abgesenkt werden, so dass deren Empfang praktisch unmöglich wird.
Bei einer bekannten Empfangsstelle wird deshalb das aufgezeigte Problem in der Weise gelöst, dass für jedes UKW Kanalsignal ein eigener Umsetzer-Baustein verwendet wird, der das Eingangssignal zunächst in eine Zwischenfrequenzlage umsetzt, dort auf einen möglichst konstanten Pegel bringt und anschliessend wieder in den UKW-Bereich, und zwar entweder in den ursprünglichen oder in einen anderen freien Kanal transponiert. Diese Massnahme wird zwar den Anforderungen an eine gute Empfangsqualität im UKW-Tonrundfunkbereich gerecht, erfordert jedoch einen sehr hohen Geräteaufwand, der für kleinere Empfangsantennenanlagen aus Kostengründen nicht mehr vertretbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, für eine Empfangsstelle im UKW-Tonrundfunkbereich einen im Vergleich zu bekannten Anlagen kostengünstigeren Lösungsweg aufzuzeigen.
Ausgehend von einer Empfangsstelle der eingangs näher bezeichneten Art, ergibt sich die Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäss durch eine derartige Aufbereitung der einzelnen Empfangssignale, dass nur für die mit geringer Empfangsfeldstärke einfallenden Signale je ein Frequenzumsetzer vorgesehen ist, dass die übrigen, mit höherer Emp fangsfeldstärke einfallenden Signale einem breitbandigen UKW-Verstärker zugeführt sind und dass die Verstärkung des Breitband-Verstärkers und des bzw. der Frequenzumsetzer so gewählt ist, dass sich an deren Ausgängen ein annähernd gleichgrosser Ausgangspegel ergibt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 2 den prinzipiellen Aufbau einer Empfangsstelle gemäss der Erfindung,
Figur 3 das Pegeldiagramm am Ausgang einer Empfangsstelle gemäss Figur 1,
Figur 4 das prinzipielle Blockschaltbild eines UKW Kanal-Umsetzers,
Figur 5 das prinzipielle Blockschaltbild eines UKW-Breitbandverstärkers.
Die Figur 2 zeigt eine Empfangsstelle für den UKW-Tonrundfunkbereich mit einer Richtantenne 1 und einer Rundstrahlantenne 2. Im dargestellten Beispiel empfängt die Richtantenne 1 zwei Signale mit relativ geringer Empfangsfeldstärke, während von der Rundstrahlantenne 2 neben verschiedenen Nah- bzw. Ortssendern zusätzlich zwei weitere Signale mit ebenfalls geringer Empfangsfeldstärke aufgefangen werden. Die Aufbereitung der einzelnen Signale erfolgt nun in der Weise, dass sowohl die beiden Signale der Richtantenne 1 als auch die zwei schwach einfallenden Signale der Rundstrahlantenne 2 je einem Kanal-Frequenzumsetzer KUI, KU2 bzw. KU3, KU4 zugeführt sind, während für die übrigen, von der Rundstrahlantenne 2 empfangenen Signale ein gemeinsamer Breitbandverstärker BV vorgesehen ist.
Eingangsseitig sind der mit der Rundstrahlantenne 2 verbundene Breitbandverstärker BV und die beiden Kanal-Frequenzumsetzer KU3 und KU4 über Eingangs-Richtungskoppler nach dem Durchschleifprinzip miteinander verknüpft. In gleicher Weise sind die Eingänge der beiden von der Richtantenne 1 gespeisten Kanal-Frequenzumsetzer KUI und KU2 miteinander verbunden. Der im Zuge der eingangsseitigen Durchschleifleistung jeweils letzte Richtungskoppler - im vorliegenden Fall ist es der Richtungskoppler des Kanal-Frequenzumsetzers KU2 bzw. KU3 - ist ausserdem mit einem Abschlusswiderstand R verbunden. Ausgangsseitig sind sämtliche Kanal-Frequenzumsetzer KU 1... 4 und der Bereichsverstärker BV hochohmig an eine gemeinsame Sammelleitung SL angeschlossen, über
die die einzelnen Signale, gegebenenfalls über einen UKW Nachverstärker NV, an das Verteilnetz der Anlage weitergeleitet werden.
Am Ausgang der Empfangsstelle ergibt sich nun ein Pegeldiagramm gemäss Figur 3, bei dem die verstärkten Pegel F' der Fernsendersignale praktisch auf das Pegelniveau der Ortssendersignale 0 angehoben sind. Aufgrund der nunmehr pegelstabilen Signale ergeben sich daher auch für den UKW Nachverstärker NV in bezug auf dessen Dynamikbereich keinerlei Schwierigkeiten. Für den Rauschabstand der Fernsendersignale ist dann praktisch ausschliesslich der Kanal-Frequenzumsetzer massgebend.
Das prinzipielle Blockschaltbild eines Kanal-Frequenzumsetzers gemäss Figur 2 ist in Figur 4 dargestellt. Das Eingangssignal ES aus dem Frequenzbereich 87,5 bis 108 MHz wird über einen Richtkoppler zunächst einem selektiven Vorverstärker 3 zugeführt und anschliessend in einer ersten Mischstufe 4 mit Hilfe einer in einem Oszillator 5 erzeugten Umsetzerfrequenz in eine Zwischenfrequenzlage, z.B. auf die Norm-ZF 10,7 MHz umgesetzt. Zwei nachfolgend eingeschaltete Keramikfilter mit jeweils 250-kHz-Bandbreite sorgen für die notwendige Selektion in der Zwischenfrequenzlage. Zwischen den beiden Keramikfiltern ist ferner ein Begrenzerverstärker 6 vorgesehen, der ab einem Eingangspegel von 20 dB FV einen konstanten Ausgangspegel für den Kanal-Umsetzer gewährleistet.
Mit Hilfe einer zweiten Mischstufe 7 erfolgt schliesslich eine Rückumsetzung aus der ZF-Lage in den ursprünglichen Empfangskanal, wobei als Umsetzerfrequenz die Frequenz des Oszillators 5 der ersten Mischstufe verwendet wird. Ein weiterer Filterbaustein 8 bildet schliesslich den Ausgang des Umsetzers. Die Rückumsetzung in den ursprünglichen Empfangskanal ist deshalb unproblematisch, weil die Kanal-Frequenzumsetzer nur für schwach einfallende Fernsendersignale vorgesehen sind, so dass durch even tuelle Direkteinstrahlung keine Störungen auftreten können.
Die durch die Gleichkanalumsetzung bedingten Laufzeitunterschiede zwischen Haupt- und Echosignal spielen praktisch keine Rolle, weil bereits eine Pegeldifferenz von 15 bis 20 dB für einen ungestörten Stereobetrieb ausreicht. Die Gleichkanalumsetzung hat darüber hinaus den Vorteil, dass an die Frequenzkonstanz der Umsetzerfrequenzen keine zu grossen Anforderungen gestellt werden müssen, so dass auf quarzgesteuerte Oszillatoren verzichtet werden kann. Der freilaufende Überlagerungsoszillator 5 muss lediglich garantieren, dass seine maximale Frequenzabweichung bei der ZF Mittenfrequenz im gesamten Betriebstemperaturbereich von - 200 bis +500 C kleiner 40 kHz bleibt.
Figur 5 zeigt schliesslich das Prinzip-Blockschaltbild für einen Breitbandverstärker BV gemäss Figur 2. Der Schaltungseingang wird durch einen im Zuge einer Durchschleifleitung eingeschalteten Durchgangsleiter eines Richtungskopplers gebildet. Dieser Richtungskoppler hat den Zweck, die Rückdämpfung für Signale von parallelgeschalteten Kanal-Frequenzumsetzern so weit zu erhöhen, dass eine etwaige Rückkopplung dieser Signale auf den jeweiligen Umsetzer-Eingang verhindert wird. Dem Richtungskoppler schliesst sich ein Eingangsfilter 9 für den Frequenzbereich 87,5 bis 104 MHz an, dem schliesslich die eigentliche Verstär- kerstufe 10 nachgeschaltet ist. Dieser Verstärkerstufe 10 sind ein- und ausgangsseitig Sperrfilter 11, 12 zugeordnet, die eine Aussperrung eventuell zu starker Eingangssignale, wie z.B.
Eurofunk oder dgl., bewirken. Ausgangsseitig wird der Breitbandverstärker, ebenso wie der Kanal-Frequenzumsetzer, hochohmig an die Sammelleitung angeschaltet, in die gegebenenfalls auch Fernsehsignale eingeschleift werden können.
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PATENT CLAIMS
1. Receiving point for FM radio broadcast signals with an antenna arrangement consisting of at least one omnidirectional antenna for receiving signals with different reception field strengths, for their level processing a broadband amplifier and at least one frequency converter matched to the reception frequency of each FM radio broadcast signal is provided, which receives the received signal in a first mixing stage, first into an intermediate frequency position and then from this in a second mixing stage into the original reception channel in the FM radio broadcasting area, characterized in that the processing of the individual reception signals takes place in such a way that only for the signals arriving with a low reception field strength a frequency converter is provided that the remaining,
signals incident with a higher reception field strength are fed to a broadband VHF amplifier and that the amplification of the broadband amplifier and the frequency converter (s) is selected such that an approximately equal output level results at their outputs.
2. Receiving point according to claim 1, characterized in that the frequency converter assigned to the signals in each case one antenna and the VHF broadband amplifier are combined on the input side according to the loop-through principle.
3. Receiving point according to claim 1 or 2, characterized in that the outputs of the broadband amplifier and the frequency converter or the frequency converter are connected to a common line common to all signals.
The invention relates to a receiving point for VHF radio broadcast signals with an antenna arrangement consisting of at least one omnidirectional antenna for receiving signals with different reception field strengths, for the level-based processing of which a broadband amplifier and at least one frequency converter matched to the reception frequency of an FM radio broadcast signal is provided. which first converts the received signal into an intermediate frequency position in a first mixing stage and then from this in a second mixing stage into the original reception channel in the FM radio broadcasting range.
A receiving point constructed in this way is already known from patent no. 21 40 680 previously known.
The simplest signal processing of FM radio broadcast signals with the help of a single broadband amplifier is becoming increasingly difficult due to the large number of FM transmitters that can be received, because between the low input level (20 to 30 dB pLV) of a remote transmitter and the relatively high input level (70 to 80 dB uV) the local or Local transmitter is a difference of about 60 dB uV, which far exceeds the dynamic range of conventional broadband amplifiers.
As the level diagram shown by way of example in FIG. 1 shows, broadband amplification is also problematic in that on the one hand the local transmitter signals 0 are sufficiently amplified, but on the other hand many remote transmitter signals F are covered by the noise level RP and the intermodulation noise IM (hatched area) of the amplifier.
The use of blocking circuits for selectively lowering the level of individual local transmitter signals with regard to leveling and reducing the intermodulation noise does not lead to the desired success because, due to the usually too wide bandwidth of the blocking circuits used, frequency-adjacent remote transmitters are also reduced, so that their reception is practically impossible.
In the case of a known receiving station, the problem shown is solved in such a way that a separate converter module is used for each VHF channel signal, which first converts the input signal to an intermediate frequency position, brings it to a level that is as constant as possible, and then returns to the VHF Range, either transposed to the original or to another free channel. Although this measure meets the requirements for good reception quality in the FM radio broadcasting sector, it requires a very high amount of equipment, which is no longer justifiable for smaller reception antenna systems for reasons of cost.
The present invention is therefore based on the object of demonstrating a more cost-effective solution in comparison to known systems for a receiving station in the FM radio broadcasting sector.
Starting from a receiving point of the type specified in the introduction, the solution to the problem is achieved according to the invention by processing the individual received signals in such a way that a frequency converter is provided for each of the signals arriving with a low reception field strength, so that the other, with higher reception field strengths incident Signals are fed to a broadband VHF amplifier and that the amplification of the broadband amplifier and the frequency converter (s) is selected so that an approximately equal output level results at their outputs.
Advantageous developments of the invention result from claims 2 and 3.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
FIG. 2 shows the basic structure of a receiving point according to the invention,
FIG. 3 shows the level diagram at the exit of a receiving point according to FIG. 1,
FIG. 4 shows the basic block diagram of an FM channel converter,
Figure 5 shows the basic block diagram of an FM broadband amplifier.
FIG. 2 shows a receiving point for the FM radio broadcasting area with a directional antenna 1 and an omnidirectional antenna 2. In the example shown, the directional antenna 1 receives two signals with a relatively low reception field strength, while from the omnidirectional antenna 2, in addition to various local and local stations, two additional signals with a low reception field strength. The individual signals are now processed in such a way that both the signals from directional antenna 1 and the two weakly incident signals from omnidirectional antenna 2 are each fed to a channel frequency converter KUI, KU2 or KU3, KU4, while for the others, from the omnidirectional antenna 2 received signals a common broadband amplifier BV is provided.
On the input side, the broadband amplifier BV connected to the omnidirectional antenna 2 and the two channel frequency converters KU3 and KU4 are linked to one another via input directional couplers according to the loop-through principle. In the same way, the inputs of the two channel frequency converters KUI and KU2 fed by the directional antenna 1 are connected to one another. The last directional coupler in the course of the loop-through power on the input side - in the present case it is the directional coupler of the channel frequency converter KU2 or KU3 - is also connected to a terminating resistor R. On the output side, all the channel frequency converters KU 1 ... 4 and the area amplifier BV are connected to a common bus line SL via a high impedance
which the individual signals, if necessary via a VHF post amplifier NV, are forwarded to the distribution network of the system.
At the exit of the receiving point there is now a level diagram according to FIG. 3, in which the amplified levels F 'of the remote transmitter signals are practically raised to the level of the local transmitter signals 0. Due to the now level-stable signals, the FM post amplifier NV has no problems with regard to its dynamic range. The channel-frequency converter is then practically exclusively decisive for the signal-to-noise ratio of the remote transmitter signals.
The basic block diagram of a channel frequency converter according to FIG. 2 is shown in FIG. The input signal ES from the frequency range 87.5 to 108 MHz is first fed via a directional coupler to a selective preamplifier 3 and then in a first mixer stage 4 with the aid of a converter frequency generated in an oscillator 5 to an intermediate frequency position, e.g. converted to the standard IF 10.7 MHz. Two subsequent ceramic filters, each with a 250 kHz bandwidth, ensure the necessary selection in the intermediate frequency position. Between the two ceramic filters, a limiter amplifier 6 is also provided, which ensures a constant output level for the channel converter from an input level of 20 dB FV.
With the help of a second mixer stage 7 there is finally a conversion back from the IF position into the original reception channel, the frequency of the oscillator 5 of the first mixer stage being used as the converter frequency. Another filter module 8 finally forms the output of the converter. The conversion back into the original receiving channel is therefore unproblematic because the channel frequency converters are only intended for weakly incident remote transmitter signals, so that no interference can occur due to direct radiation.
The runtime differences between the main and echo signals caused by the co-channel conversion are practically irrelevant, because a level difference of 15 to 20 dB is sufficient for undisturbed stereo operation. Co-channel conversion also has the advantage that the frequency constancy of the converter frequencies does not have to be too high, so that crystal-controlled oscillators can be dispensed with. The free-running local oscillator 5 only has to guarantee that its maximum frequency deviation at the ZF center frequency remains below 40 kHz in the entire operating temperature range from - 200 to +500 C.
FIG. 5 finally shows the basic block diagram for a broadband amplifier BV according to FIG. 2. The circuit input is formed by a through conductor of a directional coupler switched on in the course of a loop-through line. The purpose of this directional coupler is to increase the attenuation for signals from parallel-connected channel frequency converters to such an extent that any feedback of these signals to the respective converter input is prevented. The directional coupler is followed by an input filter 9 for the frequency range 87.5 to 104 MHz, which is finally followed by the actual amplifier stage 10. Blocking filters 11, 12 are assigned to this amplifier stage 10 on the input and output sides, which block out possibly excessive input signals, e.g.
Eurofunk or the like. On the output side, the broadband amplifier, like the channel frequency converter, is connected to the bus with a high impedance, into which television signals can also be looped in if necessary.