DE1112557B - Nach dem Verschiedenheitsverfahren arbeitende radioelektrische Empfangsanlage - Google Patents
Nach dem Verschiedenheitsverfahren arbeitende radioelektrische EmpfangsanlageInfo
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- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
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- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
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Description
Es ist bekannt, daß die Signale in Funksprecheinrichtungen, die mit Hertzschen Wellen arbeiten
und bei denen die Wellen zwischen Sender und Empfänger mehrere Wege verschiedener Länge benutzen
können, Intensitätsschwankungen unterliegen, die auf die verschiedenen Phasendifferenzen zurückzuführen
sind, die zwischen den Wellen bestehen, die sich auf verschiedenen Wegen fortgepflanzt haben. Um die
Auswirkungen derartiger Änderungen, die zum völligen Verschwinden des Signals führen können,
abzuschwächen, kann man bekanntlich die Signale ein und derselben Information auf zwei oder mehr
Übertragungswegen empfangen, die so angeordnet sind, daß keine merkliche Wechselbeziehung zwischen
den Pegeländerungen der auf diesen Wegen empfangenen Signale besteht. So kann man zu diesem
Zweck beispielsweise zwei oder mehr Empfangsantennen benutzen, von denen jede einzelne von der
oder den anderen um eine bestimmte Strecke entfernt ist, oder man kann mit demselben Signal mehrere
Trägerwellen modulieren, deren Frequenzen weit genug auseinander liegen. Dieses Verfahren ist unter der
Bezeichnung/>Versehiedenheiteverfahren« bekannt.
Am Ausgang der Empfänger kann man die Signale auf verschiedene Weise verwerten; man kann beispielsweise
nur das beste Signal behalten, d. h. dasjenige, welches den größten Verhältniswert Signal zu
Grundgeräusch aufweist, und dieses selbsttätig auswählen; man kann aber auch auf permanente Weise
die Signale der verschiedenen Empfangskanäle kornbinieren. Das zuletzt erwähnte Verfahren liefert besonders
vorteilhafte Ergebnisse, weil es nicht nur die Empfangssicherheit erhöht, sondern auch gestattet,
ein resultierendes Signal zu gewinnen, dessen Verhältnis Signal zu Grundgeräusch größer ist als das größte
Verhältnis Signal zu Grundgeräusch der einzelnen auf den verschiedenen Wegen empfangenen Signale. Es
vermeidet außerdem vorübergehende störende Erscheinungen, die beim Umschalten auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die das eine oder andere
dieser beiden Empfangsverfahren verbessert.
Es ist bekannt, daß die Vergrößerung des Verhältnisses Signal zu Grundgeräusch, die das Verfahren
der kontinuierlichen Kombination ermöglicht, auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß einerseits die Leistung
der Geräusche, anderseits die Amplituden der Signale sich addieren, wenn keinerlei Korrelation
zwischen den Geräuschen besteht, was dann der Fall ist, wenn sie hauptsächlich aus den Geräuschen am
Eingang der Empfänger bestehen.
Genauer gesagt, man kann durch passende Wahl
Nach dem Verschiedenheitsverfahren
arbeitende radioelektrische Empfangsanlage
arbeitende radioelektrische Empfangsanlage
Anmelder:
Compagnie Generale d'Electricite Soc. An., Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
München 2, Rosental 7
München 2, Rosental 7
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 17. Februar 1958 (Nr. 758 433/58)
Frankreich vom 17. Februar 1958 (Nr. 758 433/58)
Paul Mandel, Paris,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
des Verstärkungsgrades der in den verschiedenen Kanälen benutzten Verstärker erreichen, daß das Leistungsverhältnis
von Signal zu Grundgeräusch gleich der Summe der Leistungsverhältnisse von Signal zu
Grundgeräusch in den verschiedenen Kanälen ist.
Ein wissenschaftlicher Beweis für diese bemerkenswerte Erscheinung ist in einer Notiz von D. G. Brennan
im Oktoberheft 1955 der Zeitschrift »Proceedings of the IRE« auf S. 1530 zu finden. Der Verfasser
stellt eindeutig fest, daß die Spannungsverstärkungen für die verschiedenen kombinierten Wege umgekehrt
proportional der Leistung des Grundgeräusches des betreffenden Weges und direkt proportional
der Quadratwurzel aus dem quadratischen Mittelwert des Signals abhängig von der Zeit sein
müssen.
Werden die Pegel der empfangenen Signale vor der
Kombination so gesteuert, daß sie auf den zugehörigen Wegen die gleiche Amplitude haben, dann ist das
Ergebnis einfacher; man kann dann in jeden Kanal ein Stromkreiselement, den sogenannten »Folgeschalter«
(Kombinator), einfügen, dessen Verstärkungsgrad umgekehrt proportional der Geräuschleistung
des betreffenden Kanal ist. Die Gleichheit der Amplituden der in den verschiedenen Kanälen
empfangenen Signale ist in den Frequenzmodulations-Einrichtungen im allgemeinen befriedigend und kann
in den Einrichtungen zur Amplitudenmodulation durch Anwendung bekannter Schaltanordnungen erreicht
werden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung betrifft eine Empfangseinrichtung, die von dem Versehiedenheits-
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verfahren Gebrauch macht für den Fall, daß das Verhältnis
der Amplituden der demodulierten Signale zueinander am Ausgang der Empfänger konstant ist. Die
Vorrichtung bezweckt, zuerst Spannungen zu liefern, die nur von den Verhältnissen der Geräuschleistungen
abhängen.
In den Fällen, in denen man das Verfahren der permanenten Kombination von ρ Signalen benutzt,
dienen diese Spannungen als Steuerspannungen für einen Folgeschalter, der ρ Verstärker für die Signale
der verschiedenen Wege vereinigt, wobei die veränderlichen Verstärkungsgrade dieser Verstärker nur von
den genannten Steuerspannungen abhängen und im umgekehrten Verhältnis zu den Geräuschleistungen
auf den genannten Wegen stehen.
Für den Fall, daß man das Verfahren in der Weise benutzt, daß man den besten Weg aussucht, dienen
diese Spannungen als Steuerspannungen für einen »Folgeschalter«, der ρ Eingänge besitzt, die an die
miteinander verbundenen Wege angeschlossen sind, und eine Wählvorrichtung benutzt, deren Arbeitsweise
nur von diesen Steuerspannungen abhängt und in an sich bekannter Weise so betrieben wird, daß er an
den gemeinsamen Ausgang denjenigen der ρ Kanäle anschließt, in welchem das Verhältnis Signalstärke zu
Geräuschstärke am größten ist. ;V, >-.-<-,.■
Es sind bereits nach dem Verschiedenheits-verfahren arbeitende radioelektrische Empfangseinrichtungen
bekannt mit zwei verschiedenen Empfängern, an deren Ausgang jeweils ein Filter geschaltet ist, das
die Trennung der Signalspannung und der Geräuschspannung erlaubt. Die Signalspannung des einen Kanals
und die Steuerspannung, die durch Verstärkung und Gleichrichtung der Geräuschspannung dieses Kanals
ausgesandt wird, werden an das Gitter einer Elektronenröhre eines Folgeschalters gelegt. Die Signalspannung
des anderen Kanals und eine Steuerspannung, die auf die gleiche Weise von der Geräuschspannung
des anderen Kanals ausgeht, werden an das Gitter einer zweiten Elektronenröhre dieses
Folgeschalters gelegt. Ein einziger Endempfänger ist dabei in den gemeinsamen Ausgangskreis dieser beiden
Röhren des Schalters angeordnet. Die von jedem Kanal beeinflußte Verstärkung des Folgeschalters ist
der Differenz der auf diese Weise angelegten Steuerspannungen proportional.
Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art werden die an das Gitter jeder Röhre des Schalters gelegten
Steuerspannungen durch getrennte Verstärkung der Geräuschspannungen jedes Kanals gewonnen, so
daß jedes Gitter lediglich die von dem entsprechenden Kanal ausgehende Spannung erhält. Daraus ergibt
sich, daß die Ausgangsspannung des Schalters
ίο endgültig der Differenz zwischen den Geräuschspannungen
der beiden Kanäle proportional ist.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt demgegenüber
Mittel, mit deren Hilfe erreicht wird, daß die Differenz der Steuerspannungen der Gitter der
Elektronenröhren des Folgeschalters dem Verhältnis der Geräuschspannungen der beiden Kanäle proportional
ist, wodurch in dem Endempfänger ein optimales Signal-Geräusch-Verhältnis sichergestellt wird.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Mittel zur Trennung der Geräuschsignale am
Ausgang jedes Empfängers Bandfilter sind, die auf verschiedene Frequenzen für jeden Empfangskanal
eingestellt sind, daß die Mittel zur Verstärkung, die an den Ausgang dieser Filter geschaltet sind, durch
einen beiden Kanälen gemeinsamen linearen Verstärker mit konstanter Ausgangsleistung gebildet sind und
daß am Ausgang dieses gemeinsamen Verstärkers jeweils Filter angeordnet sind, die auf dieselbe Frequenz
abgestimmt sind wie die Filter am Ausgang der Empfänger, um die Geräuschsignale der verschiedenen
Kanäle von neuem zu trennen, damit die Geräuschspannungen, die am Ausgang jedes dieser Filter gleichgerichtet
und an die Gitter der Elektronenröhren gelegt sind, dem Verhältnis zwischen der Geräuschleistung
jedes dieser Kanäle und der Geräuschgesamtleistung der beiden Kanäle proportional sind.
Der gemeinsame Verstärker muß eine gute Linearität aufweisen, damit die Geräuschspannungen der
verschiedenen Kanäle alle denselben Verstärkungsgrad haben. Unter diesen Voraussetzungen und unter
Bezeichnung der Ausgangsleistung des genannten Verstärkers mit C genügen die Leistungen der Störgeräusche
der verschiedenen Kanäle am Ausgang des Verstärkers den Gleichungen:
N1' =
C-N,
JV1-J- N2 + ... Np
• N ' =
C-Nn
C-N1,
N1 +N2 + . ..Nn
N1 + N2 + ...N1,
N1, N2,... N„ bezeichnen die Energieinhalte (Lei- 50 und N1, N2' ... NJ die Energieinhalte (Leistungen)
stungen) der Geräusche der ausgewählten Kanäle der entsprechenden Störgeräusche am Ausgang des gell,
2 ... ρ am Eingang des gemeinsamen Verstärkers meinsamen Verstärkers.
Nach Trennung mit Hilfe von Filtern erhält man durch quadratische Gleichrichtung Steuerspannungen, die
proportional N1',... Np' sind und folgenden Gleichungen genügen:
U1 =
CN1
N1 + N, J-... +
CN»
CNn
N1 + N2 + ... + Nn
N1 +N2 + ...N1,
In dem folgenden Beispiel, welches den Rahmen der Erfindung in keiner Weise einschränken soll, sondern
lediglich die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung leichter verständlich machen wird,
ist die Anwendung der Erfindung für den Fall einer Anlage beschrieben, die nach dem Verschiedenheitsprinzip bei permanenter Kombination zweier Kanäle
arbeitet.
Die Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung auf eine Anlage mit einer beliebigen Anzahl von
Kanälen würde offensichtlich durch aufeinanderfolgende Gruppierungen von Kanalpaaren erfolgen müssen.
Bei drei Kanälen liefert beispielsweise die Zusammenschaltung der beiden ersten Kanäle ein resultierendes
Signal, bei dem das Verhältnis Signal zu Störgeräusch gleich der Summe der Verhältnisse
Signal zu Störgeräusch der beiden Kanäle ist. Verbindet
man nun dieses resultierende Signal mit dem Signal des dritten Kanals, nachdem die Signale alle
auf den gleichen Pegel angehoben worden sind, dann erhält man ein neues Signal, dessen Verhältnis Signal 5
zu Geräusch gleich der Summe der Verhältnisse Signal zu Geräusch der drei Kanäle ist. Dieses Resultat
ist offensichtlich für jede beliebige Anzahl von Empfangskanälen ganz allgemein gültig, ganz gleich, wie
sie zusammengestellt sind, weil die Verhältnisse Signal zu Störgeräusch sich immer ergänzen müssen, vorausgesetzt,
daß die Signale bei identisch gleich hohem Pegel kombiniert werden.
Die Figuren der Zeichnung zeigen ein Beispiel für eine Empfangsanlage mit zwei Kanälen.
Fig. 1 ist ein Gesamt-Blockschaltbild; Fig. 2 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit für die
Frequenzbänder, bei denen die Störgeräuschspannungen abgenommen sind, und
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Steuerspannung des Kombinationsverstärkers in Abhängigkeit von dem
Logarithmus des Verhältnisses der Geräuschleistungen in den beiden Übertragungskanälen.
In Fig. 1 bezeichnen R1 und R2 die Empfänger der
beiden Kanäle, deren Ausgangssignale auf den gleichen Pegel eingeregelt werden. Die Information besteht
beispielsweise aus den Signalen der Gesamtheit aller Kanäle einer Mehrf achübertragungsanlage und nimmt
für jeden der beiden Empfänger ein und dasselbe Frequenzband ein, das sich von F1 bis F2 Hertz erstreckt.
Am Ausgang jedes Empfängers sind zwei Kreise in Parallelschaltung vorgesehen: Der eine Kreis dient
zur Übertragung des Signals und führt über einen Kondensator^ (oder K2) zu dem Gitter G1 (oder G2)
einer der Röhren L1 (oder L2), die einen Folgeschalter
mit Verstärker (Kombinationsverstärker) bekannter Bauart bilden; der andere Stromkreis dient unter Zuhilfenahme
des Bandfilters F1 (oder F2) zur Auswahl
des Geräusches.
Die Fig. 2 zeigt die relative Lage der Bandpässe F3-F1 und F5-Fg der Filter F1 und F2 zu dem Signalband
F1-F2. Die Lage und die Breite der Bänder F^-F1
und F5-F6 sind so gewählt, daß die in diesen Bändern
entnommenen Geräuschleistungen proportional der Geräuschleistung in dem Signalband sind.
Die Geräuschspannungen, die von den FiItQTaF1
und F2 ausgehen, werden auf einen gemeinsamen Verstärker
V gegeben. Dieser Verstärker enthält einen Stromkreis für automatische Verstärkungsregelung
mit einem Detektor D, der gegebenenfalls mit einem Hilfsverstärker V1 verbunden sein kann. Die so geschaffene
Einrichtung zur Verstärkungsregelung ist genau genug, um im Bereich normaler Verwendung
der Anlage die Ausgangsleistung des Verstärkers V konstant zu halten.
Wie bereits ausgeführt, muß der Verstärker V eine ausreichende Linearität haben, damit die am Ausgang
erscheinenden Störgeräuschleistungen für die Empfangskanäle im gleichen Verhältnis zueinander
stehen wie die von den Filtern ausgewählten Geräuschleistungen.
Am Ausgang des Verstärkers V werden die Geräuschspannungen durch die Filter F1' und F2' voneinander
getrennt, deren Bandpässe die gleichen sind wie diejenigen der Filter F1 und F2.
Es ergeben sich also für die Leistungen, die den in den Kanälen 1 und 2 ausgewählten Grundgeräuschen
entsprechen, am Ausgang des Verstärkers V folgende Werte:
JV1' =
CN,
1 +N2
und N' =
CN,
N1 +N2
Quadratische Detektoren D1 und D2 sind an den
Ausgang der Filter F1' und F2' angeschlossen und liefern
folgende Spannungen:
CN1
N1 +N2
und U., =
CN2
N1 +N2
die nur von den Verhältnissen der Geräuschleistungen abhängen.
Diese beiden Spannungen werden nun über die Widerstände ρ1 und ρ2 an die Gitter G1 und G2 der
Röhren L1 und L2 des Kombinationsverstärkers angeschlossen,
der beispielsweise so aufgebaut sein kann wie der in einem Aufsatz von Mark in der Zeitschrift
»Proceeding of the IRE«, Oktober 1955, S. 1287 und 1288, beschriebene Verstärker. Die Kathoden
der Röhren L1 und L2 liegen beide an einer
Belastungsimpedanz ρ.
Die Schaltanordnung ist so aufgebaut, daß die Gewinne der beiden Kanäle nach Verstärkung durch die
Röhren L1 und L2 nur von der Differenz der Spannungen
U1 und U2 am Ausgang der Detektoren D1
und D2 abhängen. Diese Spannung hat den Betrag
E= U1-
-U2 = C
„ N,-N.
1 —
N1 +N2
2
= C
N1
N1
und ihre Änderung in Abhängigkeit von dem Logarithmus des Verhältnisses der Geräuschleistungen ist
in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt.
Diese Spannung ist für N1 = N2 Null und ist gleich
+ C für
und sie ist gleich — C" für
1 N1
log —- = — ου .
N2
log —- = — ου .
N2
Die Polaritäten von EZ1 und U2 sind so gewählt, daß
die Verstärkung des Kombinationsverstärkers eines jeden Kanals mit zunehmender Geräuschleistung des
betreffenden Kanals abnimmt.
Der Folgeschalter (Kombinationsverstärker) liefert gleiche Verstärkungen in den beiden Kanälen, wenn
N1 = N2 (E = 0), und er hebt die Verstärkung desjenigen
der beiden Kanäle auf, dessen Geräuschleistung erheblich über derjenigen des anderen Kanals
hegt (E = ± C).
Auf diese Weise kann man für den Kombinationsverstärker diejenige Verstärkung erreichen, welche für
die kombinierten Signale das beste Verhältnis Signal zu Geräusch liefert. Tatsächlich entfernt sich dieses
Verhältnis Signal zu Geräusch für beliebige Verhältnisse der Geräuschleistungen nicht merklich von
seinem optimalen Wert, weil sich die Verstärkungsgrade des Kombinationsverstärkers mit den Steuerspannungen
ganz gleichförmig ändern.
Es ist leicht einzusehen, daß die Vorrichtung nach der Erfindung in einer Schaltanordnung verwendet
werden kann, die nach dem V-ersehiedenheHS%^rfahren
durch Auswahl des besten Kanals arbeitet. Die Verstärker für permanente Kombination, deren Verstärkungsgrade
eine stetige Funktion der Steuerspannungen sind, werden in diesem Falle durch Organe
ersetzt, die zwei Schaltzustände einnehmen können: einen Übertragungszustand und einen Sperrzustand;
außerdem können sie bei bestimmten Werten der Steuerspannung ganz plötzlich von dem einen Betriebszustand
in den anderen kippen.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH:Nach dem V-ejFseMiedenlielisYerfahren arbeitende radioelektrische Empfangsanlage mit wenigstens zwei Kanälen, für die jeweils ein Empfänger, Mittel zur Trennung, Verstärkung und Gleichrichtung der Geräuschspannungen am Ausgang dieses Empfängers sowie eine Elektronenröhre vorgesehen sind, an deren Gitter die von jedem Empfangskanal ausgesandten Signale wie auch die getrennten, verstärkten und gleichgerichteten Geräuschspannungen gelegt sind, wobei ein einziger Endempfänger in den gemeinsamen Kathodenkreis dieser Röhren derart eingeschaltet ist, daß die Verstärkungen der letzteren von der Differenzder an ihre Gitter gelegten gleichgerichteten Geräuschspannungen abhängen, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel zur Trennung der Geräuschsignale am Ausgang jedes Empfängers Bandfilter (F1, F2) sind, die auf verschiedene Frequenzen für jeden Empfangskanal eingestellt sind, daß die Mittel zur Verstärkung, die an den Ausgang dieser Filter geschaltet sind, durch einen beiden Kanälen gemeinsamen linearen Verstärker (F) mit konstanter Ausgangsleistung gebildet sind und daß am Ausgang dieses gemeinsamen Verstärkers jeweils Filter (F1', F2') angeordnet sind, die auf dieselbe Frequenz abgestimmt sind wie die Filter am Ausgang der Empfänger, um die Geräuschsignale der verschiedenen Kanäle von neuem zu trennen, damit die Geräuschspannungen, die am Ausgang jedes dieser Filter gleichgerichtet (über D1, D2) und an die Gitter der Elektronenröhren (L1, L2) gelegt sind, dem Verhältnis zwischen der Geräuschleistung jedes dieser Kanäle und der Geräuschgesamtleistung der beiden Kanäle proportional sind.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 836 206.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 109 677/146 8.61
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1112557X | 1958-02-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1112557B true DE1112557B (de) | 1961-08-10 |
Family
ID=9627319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC18250A Pending DE1112557B (de) | 1958-02-17 | 1959-01-21 | Nach dem Verschiedenheitsverfahren arbeitende radioelektrische Empfangsanlage |
Country Status (5)
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DE (1) | DE1112557B (de) |
FR (1) | FR1191628A (de) |
GB (1) | GB870648A (de) |
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- NL NL236166D patent/NL236166A/xx unknown
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- 1958-02-17 FR FR1191628D patent/FR1191628A/fr not_active Expired
- 1958-12-09 US US779081A patent/US3031569A/en not_active Expired - Lifetime
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