DE1082306B - Schaltungsanordnung fuer Raum-Diversity-Empfang - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Raum-Diversity-Empfang von amplituden-, frequenz- oder phasenmodulierten Wellen unter Anwendung zweier getrennt aufgestellter Antennen.

Der Raum-Diversity-Empfang von amplitudenmodulierten Wellen ist bekannt. Diese Empfangsart wird mit Erfolg bei Kurzwellentelefonie und Rundfunkübertragungen im Kurzwellenband zur Verringerung der Schwundeinflüsse angewandt. Im allgemeinen werden beim Raum-Diversity-Empfang zwei oder mehr räumlich getrennte Antennen verwendet, die Signale empfangen, die unterschiedlichen Schwundeinflüssen unterworfen sind. Jede Antenne ist dabei einem entsprechenden Empfänger bzw. Empfangskanal zugeordnet, und die Regelspannung der einzel- nen Empfänger werden zusammengefaßt und zur Verstärkungsregelung aller Empfänger verwendet. Von den Ausgängen derDemodulatoren der einzelnen Empfangskanäle wird dann eine gemeinsame Ausgangsstufe gespeist.

Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen mehrere von räumlich getrennten Antennen empfangene Hochfrequenzsignale in einem Netzwerk vor der Demodulation phasengleich zusammengefaßt werden. Bei diesen Anordnungen wird die zur Phasenregelung notwendige Regelspannung in einer Phasenvergleichsstufe gewonnen, der die den gesamten Nachrichteninhalt enthaltenden Empfangssignale oder deren Zwischenfrequenzen zugeführt werden. Soweit es sich um Signale handelt, die nur geringe Bandbreite benötigen und bei deren Empfang relativ niedrige Zwischenfrequenzen angewendet werden können, führt diese Methode zum Ziel. Für breitbandige Signale mit relativ hoher Zwischenfrequenz treten jedoch für den Phasenvergleich nach dieser Methode große Schwierigkeiten dadurch auf, daß, abgesehen von den gerätetechnischen Schwierigkeiten, einen Phasenvergleich bei hohen Frequenzen durchzuführen, bei starken Schwundeinbrüchen ein starkes Rauschen eines Signals den Phasenvergleich störend beeinflussen kann. 4»

Erfindungsgemäß wird zur Überwindung dieser Schwierigkeiten eine Schaltungsanordnung angegeben, bei der die von zwei getrennten Antennen empfangenen hochfrequenten Signale vor dem Eintritt in den gemeinsamen Empfänger dadurch in Phasenüberein-Stimmung gebracht werden, daß das Empfangssignal durch eine örtlich erzeugte, außerhalb des zu übertragenden Nachrichtenbandes liegende Hilfsfrequenz schwach moduliert wird, und daß die Phase des anderen Empfangssignals in Phase mit dem ersten Empfangssignal durch eine auf einem Phasenschieber wirkende Regelspannung gebracht wird, die durch Phasenvergleich der Hilfsfrequenz mit der den Empfänger als zusätzliche Modulation durchlaufenden Hilfsfrequenz Schaltungsanordnung
für Raum-Diversity-Empfang

Anmelder:

International
Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. Februar 1956

William Sichak, Nutley, N. J.,
und Robert Thomas Adams, Short Hills, N. J.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

gewonnen wird. Hierbei muß die Wiedergewinnung der den Empfänger durchlaufenden Hilfsfrequenz durch Frequenz- bzw. Phasendemodulation bewirkt werden, wenn deren Aufmodulation amplitudenmäßig erfolgt, und durch Amplitudendemodulation, wenn die Aufmodulation frequenz bzw. phasenmäßig erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird ein Phasenvergleich auch für breitbandige Signale und auch unter ungünstigen Empfangsbedingungen ermöglicht.

An Hand der Zeichnungen werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Die Anordnung nach Fig. 1 weist zwei Antennen, Antenne 1 und Antenne 2, auf, die räumlich voneinander getrennt angeordnet sind und Signale derselben Frequenz empfangen, die infolge sich verändernder Übertragungsverhältnisse sowohl in ihrem Amplitudenverhältnis als auch in ihrer relativen Phasenlage schwanken.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, vor der vektoriellen Addition der beiden Empfangsschwingungen deren Phasenlage in Übereinstimmung zu bringen.

Die Antenne 1 wird durch die Leitung 3 mit dem Amplitudenmodulator 5 verbunden, in dem das Signal mit der in der Quelle 6 erzeugten Hilfsfrequenz ampli-

OTO 52ΤΛ53

3 4

tudenmoduliert wird. Die Hilfsfrequenz liegt außer- Ausgangsspannung. Beträgt aber die Phasendifferenz halb des Nutzsignalbandes und oberhalb der höchst- 90 oder 270°, so entsteht am Demodulator 9 eine möglichen Schwundfrequenz der Empfangssignale. relativ hohe Ausgangsspannung. Die Polarität der Zum Beispiel kann für die üblichen Mehrkanalsysteme durch Phasendifferenzen zwischen den beiden Emphierfür eine Frequenz von 3,5 kHz verwendet werden. 5 fangsschwingungen, die zwischen 0 und 180° liegen, Bei Fernsehübertragungsstrecken hingegen muß die entstandenen Spannungen ist dabei umgekehrt wie die Hilfsfrequenz oberhalb des Videobandes liegen. Der Polarität aller der Spannungen, die durch Phasen-Modulator 5 soll das Empfangssignal nur mit einem differenzen der beiden Empfangsschwingungen, die relativ zur Nutzmodulation kleinen Modulationsgrad zwischen 180 und 360° liegen, entstanden sind,
modulieren, und es können daher eine Anordnung mit io Der erwünschte Zustand ist Phasengleichheit der Dämpfungsverlusten, wie z. B. ein rotierendes, vari- Empfangsschwingungen. Die in der Phasenvergleichsables Dämpfungsglied oder ein Ferrit-Modulator, des- stufe erzeugte Regelspannung wirkt auf den Phasensen Dämpfung mit dem angelegten Magnetfeld sich schieber 13 derart, daß er in die eine Richtung durch ändert, oder ähnlichen Anordnungen, verwendet wer- eine positive Regelspannung und in die entgegenden. Jedoch ist eine reine Amplitudenmodulation not- 15 gesetzte Richtung durch eine negative Regelspannung wendig, da eine zusätzliche Frequenzmodulation den gebracht wird, und zwar immer in der Weise, daß Regelvorgang stören würde. Der Ausgang des Modü- die Phase des von der Antenne 2 empfangenen Signals lators 5 wird mit dem Netzwerk 7 verbunden, das die zur Richtung der Phase des von der Antenne 1 empvon den Antennen 1 und 2 empfangenen Signale ad- fangenen Signals hin gedreht wird,
ditiv zusammenfaßt. Das Netzwerk 7 besteht Vorzugs- 20 Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 enthält ebenweise aus einer Gabelanordnung, um Rückwirkungen falls zwei Antennen 1' und 2', die räumlich voneinzu vermeiden. Es kann aber auch durch eine einfache ander getrennt sind und deren Signale über die Lei-T-Verbindung dargestellt werden. Das Netzwerk 7 tungen 3' und 4' dem Netzwerk T zugeführt werden, speist einen gemeinsamen Empfänger 8, der aus einem Das über die Antenne 1' empfangene Signal wird je-Eingangsverstärker A, einem Umsetzer B, einem ZF- 25 doch im Gegensatz zu der Schaltung nach Fig. 1 im Verstärker C und einem Niederfrequenzteil D besteht. Modulator 14 mit der Hilfsfrequenz der Quelle 6 fre-

Sobald die von den Antennen 1 und 2 empfangenen quenzmoduliert. Diese Frequenzmodulation wird bei Signalschwingungen in ihrer Phasenlage voneinander Phasenungleicheit der beiden empfangenen Signale abweichen, wird die durch die Hilfsfrequenz der entsprechend teilweise in eine Amplitudenmodulation Quelle 6 bewirkte Amplitudenmodulation in Abhän- 30 umgewandelt. Das ZF-Signal des Empfängers 8' wird gigkeit von dem Ausmaß dieser Phasendifferenz bei einem Amplitudendemodulator 15 zugeführt, der also der vektoriellen Addition im Netzwerk 7 mehr oder eine der Phasendifferenz der empfangenen Signale weniger in eine Frequenz bzw. Phasenmodulation um- entsprechende Ausgangsspannung liefert. Ein Filter gewandelt. Nach der Zusammenfassung im Netz- 10' siebt wieder die Hilfsfrequenz aus und führt sie werk 7 durchläuft diese frequenzmodulierte Hilfs- 35 einer Phasenvergleichsstufe 11' zu. Die weitere Funkfrequenz den Empfänger 8. Im Ausgang eines Fre- tion dieser Schaltung entspricht der im Zusammenquenzdemodulators 9 entsteht also bei Phasengleich- hang mit Fig. 1 beschriebenen.

heit der Empfangsschwingtmgen eine entsprechend An Hand der Fig. 3 wird ein weiteres Ausführungshohe Spannung mit einer Frequenz, die gleich der beispiel der Erfindung gezeigt, das den in den Fig. 1 Hilfsfrequenz ist. Der Demodulator 9 kann aus einer 40 und 2 dargestellten im Prinzip ähnlich ist. Die Modugetrennten Einheit bestehen, wie di'es in der Fig. 1 lation des einen Signals und die Phasenkorrektion gezeigt wird. Er kann aber auch in dem für die Emp- des anderen Signals werden jedoch hier in zwei Mischfangssignale vorgesehenen Demodulator mitenthalten stufen vorgenommen, die zwei getrennte Zwischensein. Der Ausgang des Demodulators 9 wird an ein frequenzsignale erzeugen. Die beiden Signale werden Filter 10 angeschlossen, das die Hilfsfrequenz aus- 45 erst in der Zwischenfrequenzlage zusammengefaßt, siebt. Der gesiebte Ausgang wird der Phasenver- Das Prinzip der automatischen Phasenkorrektion ist gleichsstufe 11 direkt oder über einen Verstärker 12 dasselbe, wie das im Zusammenhang mit den Fig. 1 zugeführt. Es ist zu erwähnen, daß dieser Verstärker und 2 beschriebene, aber es wird durch Anwendung 12 nicht benötigt wird, wenn das Demodulationssystem anderer Mittel verwirklicht.

eine für die Phasenvergleichsstufe 11 ausreichende 50 Zwei räumlich getrennte Antennen 16 und 17 füh-

Spannung abgibt. Die Hilfsfrequenz der Quelle 6 wird ren die in sie induzierten Signale über die Hoch-

außerdem direkt der Phasenvergleichsstufe 11 züge- frequenzverstärker 18 und 19 den Mischstufen 20 und

führt, so daß hier die Phasenlage der beiden Fre- 21 zu. Das Empfangssignal der Antenne 16 wird in

quenzen verglichen wird. Die durch den Phasenver- der Mischstufe 20 mit der im Oszillator 22 erzeugten

gleich entstehende Spannung wird als Regelspannung 55 Frequenz gemischt. Dieser Oszillator 22 ist in der

einem Phasenschieber 13 zugeführt, der in der Lei- Phase regelbar. Die am Ausgang der Mischstufe 20

tung 4 liegt. Der Phasenschieber 13 kann ein belie- entstehende Zwischenfrequenz wird dem Netzwerk 23

biger, mechanisch oder elektrisch arbeitender Phasen- zugeführt. Das Empfangssignal der Antenne 17 wird

schieber sein. Er hat die Aufgabe, die Phase des über in der Mischstufe 21 mit der Frequenz des Oszillators

die Antenne 2 empfangenen Signals mit der Phase des 60 24, der mit dem Oszillator 22 gekoppelt ist, gemischt,

über die Antenne 1 empfangenen Signals in Überein- wobei jedoch die Frequenz dieses Oszillators ihrerseits

Stimmung zu bringen, so daß sich die beiden Signale mit einer in einer Quelle 25 örtlich erzeugten Hilfs-

im Netzwerk 7 voll addieren und eine Schwebung frequenz frequenzmoduliert ist. Am Ausgang der

durch Phasenschwankungen, der relativen Phasenlage Mischstufe 21 entsteht dann ein von der Frequenz der

im Empfänger 8 unterbunden wird. 65 Quelle 25 frequenzmoduliertes Zwischenfrequenzsignal.

Die Amplitude und die Phase der Hilfsfrequenz am Diese Frequenzmodulation wird wiederum entspre-Ausgang des Demodulators 9 sind von dem jeweiligen chend der Phasendifferenz der dem Netzwerk 23 zuge-Phasenunterschied der beiden Empfangssignale ab- führten ZF-Spannungen teilweise in eine Amplitudenhängig. Wenn beispielsweise deren Phasendifferenz 0 modulation umgewandelt. Der Ausgang des Netzoder 180° ist, entsteht an dem Demodulator 9 keine 70 werkes23 wird einem Zwischenfrequenzverstärker 26

zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers 26 ist mit einem gemeinsamen restlichen Empfangsteil 27 verbunden. Ferner wird er einem Amplitudendemodulator 28 zugeführt, dessen Ausgang wiederum über ein Filter 29 und einen Verstärker 31 an eine Phasenvergleichsstufe 30 gelangt. Die Hilfsfrequenz der Quelle 25 wird außerdem direkt der Phasenvergleichsstufe 30 zugeführt, in der in der oben beschriebenen Weise eine Regelspannung gewonnen wird, die die Phase der Schwingung des Oszillators 22 so regelt, daß Phasengleichlauf der beiden in das Netzwerk 23 eintretenden Zwischenfrequenzen besteht. Die weitere Funktion dieser Schaltung entspricht der im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebenen.

Ein letztes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Fig. 4 gezeigt, das mit Ausnahme der Oszillatoranordnung mit dem der Fig. 3 übereinstimmt. Soweit die Funktion der einzelnen Elemente gleich der im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen ist, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, die lediglich durch einen Strich zusätzlich gekennzeichnet sind. Die für die Zwischenfrequenzbildungen benötigten Oszillatoren mit ihren Regelorganen sind hier zu einer Generatoreinheit 32 zusammengefaßt, die einen Oszillator 33 mit zwei Ausgängen aufweist. Die eine Ausgangsspannung versorgt über den Phasenschieber 34 die Mischstuf 20' mit einer in der Phase regelbaren Oszillatorspannung. Die andere Ausgangsspannung wird einem Modulator 35 zugeführt, in dem das Oszillatorsignal mit der Hilfsfrequenz der Quelle 25' frequenzmoduliert wird, um dann an die Mischstufe 21' weitergeleitet zu werden. Wie bei der Schaltung nach Fig. 3 ist der Ausgang der Antenne 17' über einen Hochfrequenzverstärker 19' mit der Mischstufe 21' verbunden, wo das Empfangssignal in die Zwischenfrequenzlage umgesetzt wird.

Wie in dem vorangegangenen Beispiel wird in der Phasenverglieichsstufe 30' aus der direkt zugeführten Hilfsfrequenz und der den gemeinsamen Empfängerteil durchlaufenden Hilfsfrequenz eine Regelspannung gewonnen, die mittels des Phasenschiebers 34 die Phase des von der Antenne 16' empfangenen Signals mit der Phase des von der Antenne 17' empfangenen Signals in Übereinstimmung bringt.

Die beiden letzten Ausführungsbeispiele erfordern zwar im Vergleich zu den ersten beiden einen höheren Geräteaufwand, zeichnen sich aber durch größere Zuverlässigkeit aus.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Raum-Diversity-Empfang von amplituden-, frequenz- oder phasenmodulierten Wellen unter Anwendung zweier getrennt aufgestellter Antennen, bei der die Signale vor dem Eintritt in den gemeinsamen Teil eines Empfängers in Phasenübereinstimmung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Empfangssignal durch eine in einem Oszillator (6) erzeugte, außerhalb des zu übertragenden Nachrichtenbandes liegende Hilfsfrequenz schwach moduliert wird und daß die Phase des anderen Empfangssignals in Phase mit dem ersten Empfangssignal durch eine auf einem Phasenschieber (13) wirkende Regelspannung gebracht wird, die durch Phasenvergleich in einer Phasenvergleichsstufe (11) der Hilfsfrequenz mit der die gemeinsamen Teile (ABC) des Empfängers (8) als zusätzliche Modulation durchlaufenden Hilfsfrequenz gewonnen wird, wobei die Wiedergewinnung der den Empfänger durchlaufenden Hilfsfrequenz durch Frequenz- bzw. Phasendemodulation (in der Stufe 9, Fig. 1) bewirkt wird, wenn deren Aufmodulation amplitudenmäßig erfolgt, und durch Amplitudendemodulation (in der Stufe 15, Fig. 2), wenn die Aufmodulation frequenz- bzw. phasenmäßig erfolgt.

2. Schaltungsanordnung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignale mit Hilfe von Mischstufen (20 und 21) getrennt in ZF-Signalen umgesetzt werden und daß die Phasensteuerung mittels der zur Mischung erforderlichen Oszillatoren (22 und 24) vorgenommen wird, indem ein Oszillator (24) mit der Hilfsfrequenz moduliert und der andere Oszillator (22) phasengeregelt wird (Fig. 3).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 entsprechend Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Oszillator (33) mit zwei Ausgängen für beide Mischstufen verwendet wird, wobei der eine Ausgang mittels eines Phasenschiebers (34) phasengeregelt wird und der andere Ausgang mittels eines Modulators (35) mit der Hilfsfrequenz moduliert wird (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 651 549.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009· 527/230 5.60