DE1226667B - Hochfrequenz-Nachrichtenuebertragungsanlage fuer Mehrkeulen-Raumdiversity-Empfang unter Ausnutzung der Streustrahlung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4ΜΤ®& PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H04b

H04q

Deutsche Kl.: 21a4-54

W24066IXd/21a4
10. September 1958
13. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlage für Mehrkeulen-Raumdiversityempfang unter Ausnutzung der Streustrahlung.

Es ist bekannt, daß die Übertragung von Mikrowellen über die Sichtentfernung hinaus mit Hilfe einer Streureflexion in der Troposphäre möglich ist. Einzelheiten dazu sind in der Zeitschrift »Proceedings of the I. R.Ε.«, Bd. 43, Nr. 10, Oktober 1955, beschrieben. ίο

Bei solchen die Streureflexion ausnutzenden Übertragungsanlagen ergeben sich jedoch häufig Schwierigkeiten durch Schwankungen der Empfangsfeldstärke. Dieser Schwund wird vorwiegend durch Änderungen der Eigenschaften des Teiles der Atmo-Sphäre verursacht, an dem die Streureflexion auftritt. Es ist auch bereits bekannt, zur Vermeidung oder Milderung des Schwundes einen Mehrfach- oder Diversityempfang vorzusehen. Im einzelnen sind dabei folgende Verfahren bekannt:

Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlage
für Mehrkeulen-Raumdiversity-Empfang unter
Ausnutzung der Streustrahlung

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:

Harald Trap Friis, Rumson, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. September 1957
(684 026)

a) Frequenzdiversityempfang, bei dem die Signale mit zwei verschiedenen Frequenzen gesendet und empfangen werden;

b) Zeitdiversityempfang, bei dem identische Signale

in gegeneinander versetzten Zeitabschnitten übertragen werden;

c) Polarisationsdiversityempfang, bei dem die Signale orthogonal zueinander polarisiert sind;

d) Raumdiversityempfang, bei dem die Empfangsstation mit mehreren Antennen in einem Abstand von wenigstens 25 Wellenlängen der Betriebsfrequenz ausgestattet ist.

Die vorgenannten Übertragungsmöglichkeiten a), b) und c) sind nur von geringerem Interesse, da sie mit wesentlichen Nachteilen behaftet sind, welche ihre allgemeine Anwendung einschränken. Die Mehrzahl der auf eine Streureflexion beruhenden Systeme macht daher von der Möglichkeit d) Gebrauch. Wenn ein Raumdiversityempfang bei der Übertragung über große Entfernungen Anwendung findet, sind jedoch wenigstens zwei Antennen erforderlich, die räumlich voneinander getrennt sind. Dadurch wird eine solche Anordnung kostspielig und aufwendig.

Es ist auch bereits eine ionosphärische Kurzwellenübertragungsanlage bekannt, bei der sender- und empfängerseitig je eine Antenne vorgesehen ist, die aus einem Reflektor mit jeweils zwei in der Nähe des Brennpunktes vertikal gegeneinander versetzten Strahler- bzw. Empfangselementen besteht. Die Antennencharakteristik weist dann zwei Keulen auf, die in senkrechter Richtung einen bestimmten Winkel gegeneinander bilden. Bei dieser Anordnung kommt eine Art Raumdiversityübertragung dadurch zustande, daß eine Hälfte der über eine Keule ausgesendeten Kurzwellenenergie an der Ionosphäre einmal und die andere Hälfte der zweiten Keule auf dem Wege zum Empfänger zweimal reflektiert wird. Empfangsseitig können die beiden Energieteile dann durch ihre eindeutige vertikale Winkelzuordnung getrennt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlage unter Ausnutzung der Streureflektion in der Troposphäre einen Raumdiversityempfang zu ermöglichen, ohne daß auf der Sende- oder Empfangsseite mehr als eine Antenne erforderlich ist.

Die Erfindung geht dazu von einer Hochfrequenz-Naclirichtenübertragungsanlage für Mehrkeulen-Raumdiversityempf ang aus, bei der zwei auf der Erdoberfläche um mehr als die Sichtentfernung voneinander entfernte Mikrowellen-Richtfunkantennen mit z. B. parabolischen Reflektoren Verwendung finden, die auf ein gemeinsames Gebiet der Atmosphäre gerichtet sind, so daß jede Richtantenne die von der anderen ausgesandte Steuerstrahlenergie aufnehmen kann, wobei jedem Reflektor wenigstens zwei zum Senden als auch zum Empfangen dienende Antennenelemente zugeordnet sind, die über Richtungskoppler an einen Sender bzw. an ein Diversityempfangssystem angeschlossen sind.

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Sie empfiehlt dazu, daß die jedem der Reflektoren eines Reflektors mit hoher Richtwirkung auftreffende

zugeordneten Strahler- bzw. Empfangselemente hori- Streustrahlenergie voneinander unabhängig ist, so ist

zontal in einer Ebene gegeneinander versetzt sind, es verständlich, daß in gleicher Weise die den einzel-

wobei diese Ebene jeweils im Brennpunkt des Reflek- nen Empfangsorganen eines Reflektors zugeführte

tors liegt und senkrecht zur Längsachse des Reflek- 5 Streustrahlenergie voneinander unabhängig ist. Wenn

tors verläuft. die Sende- und Empfangsorgane in geeigneter Weise

Bei einer Streustrahlübertragung treten bekannt- ausgebildet sind, läßt sich eine verhältnismäßig breite

Hch zwei Arten von Schwund auf, ein langsamer und gleichphasige Sendestrahlung an der Sendestation

ein schneller Schwund. Der langsame Schwund be- verwirklichen; infolge der hohen Richtwirkung der

steht in einer Änderung des Signalpegels am Emp- io Antenne wird aber jedes Empfangsorgan auf Grund

fänger, die sich über eine Zeitspanne von Stunden seiner engen Zuordnung zu einer bestimmten Keule

oder mehr erstreckt und mit makroskopischen An- auf einen anderen Abschnitt der Troposphäre aus-

derungen der durchschnittlichen Brechungseigen- gerichtet sein und somit ein Signal empfangen, 'dessen

schäften der Atmosphäre in Beziehung zu stehen schneller Schwund von dem anderer Signale in <will-

scheint. Der schnelle Schwund beruht auf einer 15 kürlicher Weise abweicht.

mehrwegigen Übertragung, die durch geringe Ände- Die Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen

rungeh in den die Streuung oder Reflexion bewir- im folgenden an Hand der Zeichnung noch im ein-

kenden Teilen der Atmosphäre verursacht wird. Im zelnen beschrieben werden. Es zeigt

allgemeinen ist ein Streustrahlübertragungssystem am F i g. 1 ein prinzipielles Ausfuhrungsbeispiel der

geeignetsten, bei dem der schnelle Schwund ausge- 20 Hochfrequenz - Nachrichtenübertragungsanlage im

schaltet ist. senkrechten Schnitt,

Es ist'bekannt, daß bei der Vergrößerung einer Fig. 2 eine perspektivische, teilweise geschnittene Empfangsantenne um das Doppelte der Antennen- Darstellung einer Übertragungsstation für das Ausgewinn um 6 Dezibel steigt. Es wurde indessen be- führungsbeispiel nach F i g. 1,
obachtet, daß bei einer Empfangsantenne in einem 25 Fig. 3 eine grafische Darstellung, welche -den über die Sichtweite hinausreichenden Streustrahl- theoretischen Vorteil der Hochfrequenz-Nachrichten-Übertragungssystem der Antennengewinn um weni- Übertragungsanlage veranschaulicht,
ger als 6 Dezibel zunimmt. Diese Erscheinung kann Fig. 4 und 5 Darstellungen eines weiteren prinzidarauf zurückgeführt werden, daß die Phasenfront piellen Ausführungsbeispiels,
der auf. die Antenne auftreffenden Wellenenergie 30 Fig. 6 ein gegenüber Fig. 2 abgeändertes Ausnicht gleichförmig ist, so daß infolge der Löschungs- führungsbeispiel.

wirkung der Komponenten unterschiedlicher Phase Fig. 1 zeigt in prinzipieller Form die Aufsicht

die resultierende Empfangsenergie kleiner ist. _emer Zweiwegeübertragungsanlage mit troposphäri-

Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, _scner Streureflexion, bei der ein Mehrkeulen-Raumdaß der schnelle Schwund der auf verschiedene 35 diversityempfang Anwendung findet. Auf der Erd-Oberflächenteile einer verhältnismäßig großen An- oberfläche 10 sind zwei Stationen 11, 12 angeordnet, tenne mit starker Richtwirkung auftrefienden Streu- deren Abstand größer ist als die Sichtentfernung. Die Strahlenenergie im wesentlichen unabhängig vonein- Stationen können gleichzeitig Sende- und Empfangsander ist. Das bedeutet, daß die Empfangsenergie an Stationen sein oder auch nur als Einweganlage areiner Stelle der Antennenoberfläche ihren kleinsten 40 beiten.

Wert haben kann, während sie im gleichen Augen- ^um Zwecke der Erläuterung soll zunächst eine

blick an einer anderen Stelle der Oberfläche der glei- Einwegübertragung von der Station 11 zur Station 12

chen Antenne oder des gleichen Reflektors einen angenommen werden. Vom Sender 13 läuft die Ener-

größten Wert aufweist. _gi_{e du}rch _den Koppler 14 in die parallelen Wellen-

Es ist bekannt, daß die von einer Parabolantenne 45 leiter 15, 16. Der Koppler 15 leitet die vom Sender reflektierte Sendeenergie einen -bestimmten Raum- 13 in einer Richtung fortschreitende Wellenenergie in winkel ausfüllt. Dieser Raumwinkel wird gewöhnlich parallele Hohlleiter 15,16, so daß die Phasenverschieals Antennenkeule bezeichnet. Wenn ein einzelnes bung auf beiden Wegen gleich ist. Gleichzeitig hat Sendeorgan den Reflektor anstrahlt, so wird nur eine der Koppler 14 die Aufgabe, in den Hohlleitern 15, Keule erzeugt; während mehrere Sendeorgane, die 50 ig die in entgegengesetzter Richtung fortschreitende gleichzeitig den Reflektor anstrahlen, mehrere An- Wellenenergie zu trennen und die Empfangsenergie tennenkeulen erzeugen. Die Lage der Keulen ist getrennt einem Mehrfachempfänger 33 zuzuführen, durch die Lage der Sendeorgane mit Bezug auf den Auf diese Weise bleibt die individuelle Charakteristik Brennpunkt des Reflektors festgelegt. Darauf soll der Energie in den ankommenden Kanälen enthalten, weiter unten noch näher eingegangen werden. 55 Die Hohlleiter 15, 16 enden in Öffnungen 17, 18, Im vorstehenden ist der Begriff der Antennenkeule welchen sich nach außen erweiternde Trichter oder mit Bezug auf eine Sendeantenne gebraucht worden. Hohlleiterabschnitte mit gleichbleibendem Quer-Er Ist in gleicher Weise aber auch auf eine Emp- schnitt oder schließlich sich verjüngende Hohlleiterfangsantenne anwendbar. Man kann sich vorstellen, abschnitte vorgeschaltet sein können,
daß jede Keule einem besonderen Sendeorgan züge- 60 Die von den Öffnungen 17, 18 ausgesendete WeI-ordnet ist, welches gleichzeitig als Empfangsorgan lenenergie trifft auf den Reflektor 19, von wo sie wirken kann. Auf diese Weise wird in der Atmo- aufwärts in die Atmosphäre ausgestrahlt wird, und Sphäre vorhandene Wellenenergie, welche mittels zwar in Form von divergierenden Keulen 21, 22.
einer gegebenen Keule aufgefangen wird und parallel Die Beziehung zwischen der Ausrichtung der Keuzur Symmetrieachse der Keule fortschreitet, auf die 65 len 21, 22 in der Atmosphäre und der Lage der OfE-Reflektorfläche auftreffen und dem Empfangsorgan nungen 17,18 mit Bezug auf den Reflektor 19 ergibt zugeführt, das der speziellen Keule zugeordnet ist. sich aus folgendem: Die gegen die Troposphäre geWenn schon die auf verschiedene Oberflächenteile gestrahlte Energie wird dort reflektiert oder gestreut.

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Der genaue physikalische Mechanismus, auf wel- genseitigen Abhängigkeit stehen, ist man zu dem Re-

chem diese Reflexion beruht, ist noch nicht vollstän- sultat gekommen, daß ein doppeltes Antennensystem

dig erkannt. In einem Aufsatz »The Theory of Radio nicht erforderlich ist. Es ist nur notwendig, für die

Scattering in the Troposphere« von H. G. Booker Abstrahlung und den Empfang von Wellenenergie

und W. E. Gordon, der in »Proceedings of the 5 Doppelelemente in der Nähe des Reflektorbrenn-

I. R. E«, Bd. 30, April 1950, erschien, und in einem punktes anzuordnen.

weiteren Aufsatz »Scattering of E. M, Wave by Tür- Fig. 2 zeigt eine mehr ins einzelne gehende Dar-

bulent Atmospheric Fluctuations« von F. Viii ars stellung eines Ausführungsbeispiels einer Antennen-

und V. F. Weisskopf in »Physical Review«, station.

Bd. 94, Nr. 2, April 1954, wird die Reflexion auf io zum Zweck der Erläuterung soll angenommen

die Durchwirbelung der Atmosphäre zurückgeführt. werden, daß Fig. 2 die Station 12 der Fig. 1 wie-

Demgegenüber wurde von dem Erfinder in Zusam- dergibt, wobei die entsprechenden Bezugszeichen für

menarbeit mit anderen Forschern eine Theorie ent- die gleichartigen Teile übernommen worden sind,

wickelt, wonach wechselbeziehungsfreie Reflexionen I_n der Praxis würde der dargestellte Reflektor mit

von Schichtungen in der Troposphäre für die Energie- 15 Bezug auf die Hohlleiter-Speisevorrichtung wesent-

übertragung über den Horizont hinaus verantwort- lieh größer sein, als es in der Darstellung angegeben

Hch sind. ist. Die Speisevorrichtung 34 nach Fi g. 2 ist aus den

Die zur Endstation 12 reflektierte Energie ist Hohlleitern 28, 29 zusammengesetzt, die in den Öffäußerst klein. Die Verluste sind gewöhnlich um 60 nungen 26, 27 enden. Die Hohlleiter 28, 29 können bis 80 Dezibel größer als bei einer direkten Übertra- 20 einen quadratischen oder runden Querschnitt haben, gung. Indessen ist ein solcher Verlust merklich klei- wenn eine Doppelpolarisation Anwendung finden ner, als es auf Grund von Erdstreuungseffekten allein soll; sie können aber auch rechteckige Form besitzen, anzunehmen wäre. Die durch die Troposphäre ge- wobei ihre Breite größer ist als eine halbe Wellenstreute Energie, die zur Endstation 12 gelangt, kann länge und kleiner als eine Wellenlänge der durchzuals Energieanteil betrachtet werden, der den Anten- 35 leitenden Energie und die Höhe im wesentlichen der nenkeulen 23, 24 zugeordnet ist. Die auf den Reflek- halben Breite entspricht. Gemäß F i g. 2 kann der tor 25 auftreffende Energie wird in die Öffnungen 26, Speisevorrichtung 34 ein 90°-Krümmer 35 vorge-27 reflektiert. Wie weiter unten noch näher erläutert schaltet sein, welcher seinerseits über den geraden werden soll, sind die Empfangskeulen 23, 24 den ent- Hohlleiterabschnitt 36 mit der Koppelvorrichtung 30 sprechenden Öffnungen 27, 26 eng zugeordnet. Aus 30 verbunden ist- Die Koppelvorrichtung 30 kann eine Fig. 1 ist ersichtlich, daß die beiden Keulen 23, 24 solche mit Frequenz- oder Polarisationstrennung sein auf Teile der Atmosphäre ausgerichtet sind, die oder aus einem Ferrit-Zirkulator bestehen. Auch anunterschiedliche Brechungseigenschaften aufweisen. dere Koppler können in Frage kommen.
Es wurde festgestellt, daß der Schwund der in den Wie bereits erwähnt, leitet der Koppler 30 Wellen-Keulen 23, 24 enthaltenen Wellenenergie voneinan- 35 energie von einem Sender in zwei gleiche Bahnen der unabhängig ist. Um diese Erscheinung auszu- und andererseits die empfangene Wellenenergie, die nutzen, wird die empfangene Energie auf getrennten von der Speisevorrichtung 34 in dem Doppelkanal Wegen 28, 29 in den Koppler 30 geleitet, welcher in 28, 29 ankömmt, in getrennte, zu einem Mehrfachähnlicher Weise wirkt wie der Koppler 14, und voll empfänger führende Wege. Mit dem Koppler 30 ist hier über getrennte Kanäle in den Mehrfachempfan- 40 über den Sendeweg 37 und die Empfangswege 38, 39 ger31. der Mehrfach-Sender-Empfanger 40 verbunden. Er

Für die übertragung in der Gegenrichtung, d. h. kann auch aus einem Sende- und einem Mehrfach-

zur Station 11, gelangt die Energie vom Sender 32 empfänger bestehen, die unabhängig voneinander

durch den Koppler 30 in die Hohlleiter 28, 29 und arbeiten.

von dort über die Öffnungen 26, 27 auf den Reflektor 45 Den öffnungen 26, 27 liegt der parabolische Re-

25. Von dem Reflektor 25 wird die Energie in Form flektor 25 gegenüber. Nach F i g. 2 ist dieser Reflek-

der Keulen 23, 24 in die Troposphäre abgestrahlt tor als konkaver Parabolspiegel ausgebildet. Der Re-

und .dann gestreut. Ein Teil der in den Keulen 23, 24 flektor kann, indessen beliebige Form haben; er muß

enthaltenen Energie wird dann von den Keulen 21, nur eine hohe Richtwirkung besitzen und für Über-

22 aufgenommen, welche den öffnungen 17, 18 des 50 tragungssysteme auf lange Entfernung geeignet sein.

Reflektors 19 zugeordnet sind- Von dort gelangt die Er kann z. B. als zylindrischer Parabolreflektor oder

Energie auf den getrennten Kanälen 15, 16 in den als Sektoren-Parabolreflektor ausgeführt sein. Der

Koppler 14 und wird unabhängig voneinander dem Brennpunkt des Reflektors25 ist in Fig. 2 als Punkt

Mehrfachempfänger 33 zugeführt. 41 bezeichnet. Nach einem Ausführungsbeispiel sind

Wie bereits gesagt, war man bisher der Ansicht, 55 die Öffnungen 26,. 27 der Speisevorrichtung 34 sym-&aß sich die besten Ergebnisse bei einem Diversity- metrisch zum Brennpunkt 41 angeordnet. Bekanntempfang in Streustrahlsystemen durch die Verwen- Hch würde die von einem mit dem Brennpunkt 41 dung von zwei im Abstand voneinander angeordne- zusammenfallenden Punkt fortschreitende Energie ten Antennen erzielen lassen. Es wurde empfohlen, von dem Reflektor 25 in Form einer Hauptkeule redie Antennen auf einer senkrecht zur Fortpflanzungs- 60 flektiert werden, die um die Längsachse 42 zentriert richtung verlaufenden Linie in einem Mindestabstand ist. Da die öffnungen 26, 27 gegenüber dem Brennvon 25 Wellenlängen anzuordnen. punkt 41 versetzt sind, so kann jede öffnung als be-

Zur Erzielung noch günstigerer Ergebnisse wurde sondere Punktquelle für Wellenenergie angesehen

ein Abstand von wesentlich mehr als 25 Wellenlän- werden. Die von der oberen öffnung 26 ausgestrahlte

gen empfohlen. Aus der Erkenntnis, daß der schnelle 65 Energie wird von dem Reflektor unter einem spitzen

Schwund von troposphärisch gestreuter WeUenener- Winkel in Richtung der Längsachse 42 reflektiert,

gie, die auf verschiedenen Stellen eines einzigen Re- und zwar in Form einer Hauptkeule, deren Maximal-

flektors hoher Richtwirkung auf trifft, in keiner ge- intensität durch den Vektor 44 dargestellt ist. In glei-

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eher Weise wird die von der unteren Öffnung 27 aus- L. R. Kahn erläutert, welche in »Proceedings of the gestrahlte Energie vom Reflektor 25 unter einem I. R. E«, Bd. 42, November Γ954, S. 1704, erschiespitzen Winkel in Richtung der Längsachse 42 reflek- nen ist. Wie durch den Punkt 71 veranschaulicht, ist tiert, «und zwar in Form einer Hauptkeule, deren das Empfangssignal dann für mehr als 99,8% der Maximalintensität durch den Vektor 46 darge- 5 Zeit größer als 10 Dezibel unterhalb seines Mittelstellt ist. wertes.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, Das prinzipielle in Fig. 1 und 2 gezeigte und oben daß die Öffnungen 26, 27 mit den durch die Vekto- erläuterte Ausführungsbeispiel zeigt eine Versetzung ren 44, 46 dargestellten Antennenkeulen für den Be- der beiden Öffnungen der Speisevorrichtung in senktrieb der Station 12 als Sender in enger Beziehung io rechter Richtung, und zwar symmetrisch zum Brennstehen. Diese enge Beziehung gilt auch für den Be- punkt des Reflektors.

trieb der Station als Empfänger. Das bedeutet, daß Diese senkrechte Versetzung der öffnungen der auf den Reflektor 25 im wesentlichen parallel, aber Speisevorrichtung ist für bestimmte Anwendungen in Gegenrichtung zu dem Vektor 44 auftreffende der über den Horizont reichenden Verbindung beEnergie unter einem spitzen Winkel reflektiert und 15 sonders geeignet. Es hat sich indessen gezeigt, daß entlang der Längsachse 43 in die Öffnung 26 geleitet für andere Anwendungsfälle eine horizontale Verwird. In gleicher Weise wird gestreute Wellenenergie, setzung dieser Öffnungen .günstiger ist. Beispielsweise welche parallel, aber in Gegenrichtung zu dem Vek- wurde bei einer parabolischen Antenne von 18,29 m tor 46 auf den Reflektor 25 auf trifft, reflektiert und Durchmesser festgestellt, daß die senkrechte Verentlang der Längsachse 45 in die Öffnung 27 geleitet, ao setzung die bessere Eignung für einen Empfang bei

Es ist somit klar, daß die Keulen 23, 24 der Sta- 460 Megahertz besitzt, während eine horizontale tion 12 nach Fig. 1 nicht nur als volumetrischer Versetzung bei höheren Frequenzen, z. B. bei Wert der Bestrahlung eines bestimmten Teils der 4000 Megahertz, günstiger ist. Das ist für horizontale Atmosphäre bei der Sendung anzusehen sind, son- und vertikale Versetzung der Speiseöffriungen im wedern auch als volumetrisches Ausmaß des Teils der 25 sentlichen gleich. Das bedeutet, daß die zwei emp-Ätmosphäre, auf welche die Öffnungen 27, 26 der fangenen Energiestrahlen hinsichtlich' ihrer Schnell-Speisevorrichtung 34 nach Fig. 2 beim Empfang Schwundeigenschaften nicht voneinander abhängig ausgerichtet sind. Aus Versuchen und theoretischen sind und daß demgemäß ein vorteilhafter Diversity-Überlegungen hat sich ergeben, daß die von be- empfang verwirklicht werden kann. ■'
stimmten Teilen der Troposphäre durch Streuung 30 Die F i g. 4 veranschaulicht die Draufsicht eines reflektierte Energie in ihren Schnellschwundeigen- solchen Systems, bei welchem horizontal Versetzte schäften im wesentlichen .keine Wechselbeziehung Antennenkeulen zur Anwendung kommen. Die Staaufweist. Aus diesem Grund und da außerdem die tion 75 arbeitet wie folgt: Die vom Sender 72 komden Öffnungen 26, 27 zugehörigen Empfangskeulen mende Energie gelangt durch den Koppler 73 in die abweichende Richtungen zur Troposphäre haben, 35 Speisevorrichtung 74 und verläßt sie an den Öffnunwird auch die Energie, die von diesen Öffnungen gen 88, 89, welche um den Brennpunkt 90 des Reempfangen wird und in den Kanälen 28, 29 der Sektors 77 horizontal versetzt sind. Die Ausstrahlung Speisevorrichtung 34 voneinander getrennt gehalten in die Atmosphäre erfolgt in Form der Keulen 78, wird, ohne Wechselwirkung sein, und es läßt sich 79. Die gestreute Energie, welche entlang den Symdurch die Anwendung der Mehrfachtechnik eine Ver- 40 metrieachsen der dem parabolischen Reflektor 82 der besserung der Signalstärke erzielen. · Endstation 76 zugeordneten Keulen 80, 81 verläuft,

In F i g. 3 ist die durch die Anwendung des Diver- trifft auf den Reflektor und wird in die Öffnungen 91, sityempfangs erzielbare Verbesserung hinsichtlich des 92 der Speisevorrichtung 83 geleitet. Die Öffnungen schnellen Schwundes gezeigt. Die Kurve 66 gibt das 91, 92 sind um den Brennpunkt des Reflektors 82 übliche Signal gemäß der Rayleigh-Verteilung an, 45 in einer horizontalen Ebene versetzt. Die Energie welches mit Hilfe einer troposphärischen Einkanal- läuft durch den Koppler 84 in getrennte Kanäle und Streustrahl-Ubertragungseinrichtung empfangen wird. gelangt zu dem Mehrfachempfänger'85. Für den Aus der Kurve 66 ist ersichtlich, daß für 94% der Sendebetrieb in der Gegenrichtung bestehen analoge Zeit das Signal größer als 10 Dezibel unterhalb seines Verhältnisse. Die vom Sender 86 der Endstation 76 Mittelwertes ist. Dies ist durch den Punkt 67 veran- 50 ausgehende Energie wird vom Mehrfachempfänger schaulicht. Eine Verbesserung läßt sich durch die 87 der Station 75 aufgenommen.
Einführung des Diversityverfahrens beim Empfänger F i g. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erzielen. Die Kurve 68 zeigt die Verteilung des Si- Station gemäß Fig. 4 mit horizontaler Versetzung gnals bei einem Zweikanalempfänger mit einer Schal- der Öffnungen. Es sei für die Zwecke der Erläuteterdiversity. Solche Empfänger nutzen in jedem 55 rung angenommen, daß die Einrichtung nach F i g. 5 Augenblick jeweils die stärker ankommenden Signale der Station 76 der F i g. 4 entspricht; demgemäß sind aus, während die schwächeren Signale völlig ausge- die entsprechenden Bezugszeichen beibehalten,
schaltet werden. Wie durch den Punkt 69 kenntlich Die Arbeitsweise der Anordnung nach F i g. 5 entgemacht, wird das empfangene Signal für 99,6% der spricht hinsichtlich des 90°-Krümmers 99, des Hohl-Zeit größer als 10 Dezibel unterhalb seines Mittel- 60 leiterabschnitts 100, des Kopplers 84 und des Mehrwertes sein. fach-Sender-Empfängers 101 der zu Fig. 2 gegebe-

Durch Benutzung einer Zweikanal-Kombinations- nen Erläuterung.

diversity, bei welcher kein Signal vollständig ausge- Die Speisevorrichtung 83 besteht aus den Hohlleischaltet wird, kann die Verbesserung noch weiter ge- tern 102, 103, die quadratischen, runden oder rechtsteigert werden. Die Kurve 70 stellt die theoretische 65 eckigen Querschnitt haben können und in Öffnun-Kurve für einen solchen Fall dar. Das allgemeine gen 91, 92 enden, welche dem Reflektor 82 zu wei-Prinzip_ eines Empfängers mit quadratischer Kombi- sen und um den Brennpunkt 93" des Reflektors in nation ist in einer Abhandlung »Ratio Squarer« von horizontaler Richtung versetzt sind.

Claims (2)

1. 9 10

   Die von einer punktförmigen Energiequelle im fangene Leistung ein höherer Pegel erzielen als bei Brennpunkt 93 ausgehende und auf den Reflektor 82 symmetrisch versetzten doppelten Speiseöffnungen, auftreffende Energie wird in Form einer Hauptkeule Bei der Anordnung nach Fig. 6 besteht die reflektiert, welche zur optischen Achse 94 symme- Speisevorrichtung 34 aus den Hohlleitern 28, 29, trisch liegt. Da aber die öffnungen 91, 92 gegenüber 5 welche in den Öffnungen 26, 27 enden. Die öffnundem Brennpunkt 93 versetzt sind, kann jede Öffnung gen 26, 27 sind auf den Reflektor 25 gerichtet, dessen als besondere punktförmige Wellenenergiequelle an- Brennpunkt bei 41 liegt. Die Speisevorrichtung ist gesehen werden. Somit pflanzt sich die von der linken mit Bezug auf den Reflektor 25 so ausgerichtet, daß öffnung 91 ausgestrahlte Energie entlang der Längs- die Mitte der öffnung 26 im Brennpunkt 41 liegt, achse 95 in Richtung auf den Reflektor 82 fort und io während die Mitte der Öffnung 27 gegenüber dem wird von diesem unter einem spitzen Winkel entlang Brennpunkt versetzt ist. Die vom Sender 32 komder Längsachse 95 in Form einer Hauptkeule reflek- mende Wellenenergie pflanzt sich längs des Wellentiert, deren maximale Intensität durch den Vektor 96 leiters 37 fort und wird durch den Koppler 30 in den dargestellt ist. In ähnlicher Weise pflanzt sich die von Übertragungsweg 28 gekoppelt. Sie läuft somit ledigder rechten Öffnung 92 ausgestrahlte Energie entlang 15 lieh durch den Wellenleiter 28 und wird nur von der der Längsachse 97 zu dem Reflektor 82 fort und wird öffnung 26 abgestrahlt. Die von der öffnung 26 abvon diesem unter einem spitzen Winkel entlang der gestrahlte Energie kann so angesehen werden, als Längsachse 97 in Form einer Hauptkeule reflektiert, ob sie von einer punktförmigen Energiequelle im deren maximale Intensität durch den Vektor 98 ver- Brennpunkt 41 ausgeht. Die Energie pflanzt sich daanschaulicht ist. Beim Empfang werden Teile der At- 20 her entlang der Längsachse 42 zu dem Reflektor 25 mosphäre mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen fort und wird von diesem in Form einer Hauptkeule von den horizontal versetzten und durch die Vekto- reflektiert, die um die Längsachse 42 zentriert ist, wie ren 96 und 98 dargestellten Keulen berührt. Auf durch den Vektor 102 angedeutet. Von der Öffnung diese Weise gelangen ankommende Signale zu den 27 wird keine Energie abgestrahlt. Beim Empfang öffnungen 91, 92; der Schwund der Signale ist von- 25 trifft die Energie parallel, aber in Gegenrichtung zu einander unabhängig, so daß die Signale zur Ver- dem Vektor 102 auf den Reflektor 25 auf. Sie wird wdrklichung eines vorteilhaften Diversityempfangs längs der Achse 42 reflektiert und von der Öffnung benutzt werden können. 26 des Wellenleiters 28 aufgefangen. In gleicher Für den Fall einer senkrechten Versetzung der Weise wird Energie, die sich parallel zu dem Vektor Speiseöffnungen nach F i g. 1 und 2 wird Energie, die 3° 103 fortpflanzt, längs der Achse 104 reflektiert und von der unteren Öffnung ausgestrahlt wird, unter durch die öffnung 27 des Hohlleiters 29 aufgefangen, einem beträchtlich größeren Winkel mit Bezug auf Die auf diese Weise durch die Öffnungen 26, 27 aufdie Erdoberfläche in die Atmosphäre geschickt als gefangene, voneinander unabhängige Energie gelangt die Energie, die von der oberen Öffnung ausgestrahlt durch die Übertragungswege 28', 29' zu dem Koppwird. Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß das gemeinsame 35 ler 30, welcher die Energie in getrennte Wellenleiter atmosphärische Volumen, welches von den oberen 38, 39 einkoppelt, durch welche die Energie zu dem Keulen, die der jeweiligen Sende- und Empfangssta- Mehrfachempfänger 31 gelangt, tion zugeordnet sind, umfaßt wird, in einer größeren Eine nach F i g. 6 arbeitende Anordnung kann Höhe Mögt als das gemeinsame Volumen, das den näherungsweise auch bei Verwendung symmetrisch unteren Keulen zugeordnet ist. 4° versetzter Öffnungen nach F i g. 2 verwirklicht wer-Es ist bekannt, daß die durch Streuung abwärts den. Dazu wird Energie nur von der oberen öffnung gerichtete Leistung wesentlich von der Dichte der 26 abgestrahlt und das gesamte Antennensystem einAtmosphäre abhängig ist. Es ist verständlich, daß bei schließlich Reflektor 25 und Speisevorrichtung 34 einem System mit senkrechter Versetzung der Öff- verschwenkt. Der Empfang von Wellenenergie müßte nungen von der unteren öffnung weniger Leistung 45 natürlich durch beide Öffnungen erfolgen, um die empfangen wird als von der oberen Öffnung. Vorteile des Diversityempfangs zu gewährleisten.

   F i g. 6 zeigt ein geändertes Ausführungsbeispiel Ein wesentliches Erfordernis für den Empfang der Sendestation nach Fig. 2, wobei entsprechende voneinander unabhängiger Energiestrahlen ist die Teile wieder mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet Verwendung einer Antenne mit ausgeprägter Richtworden sind. Die Änderung gegenüber Fig. 2 be- 5° wirkung. Die Schärfe der Richtwirkung wächst aber steht im wesentlichen darin, daß eine Energie ab- direkt proportional mit dem Antennendurchmesser, strahlende öffnung im Brennpunkt eines paraboli- Es ist 'somit ein großer Antennendurchmesser erforschen Reflektors liegt und daß die Energie nur von derlich. Versuchsweise wurde festgestellt, daß eine dieser einen Öffnung und nicht von allen öffnungen parabolische Antenne mit einem Durchmesser von abgestrahlt wird. Obwohl die Energie nur von der 55 18,29 m sich besonders gut für die erläuterte Streuöffnung im Brennpunkt abgestrahlt wird, wird die Strahlübertragung bei 4000 Megahertz eignet. Energie in gleicher Weise wie bei den übrigen Aus- Es ist darauf hinzuweisen, daß die Reflektoren und führungsbeispielen von allen Öffnungen empfangen. die zugeordneten Öffnungen der Speisevorrichtung Auf diese Weise wird die abgestrahlte Energie in durch zwei oder mehr Mikrowellentrichter hoher einem engeren Strahl konzentriert und von einem 60 Richtwirkung ersetzt werden können, die eng beiein-Teil der Troposphäre reflektiert, welcher eine grö- ander angeordnet sind und als Sende- und Empfangsßere durchschnittliche Dichte und einen höheren antenneneinheit arbeiten, durchschnittlichen Brechungsindex aufweist, als man

   für den Fall von mehreren in senkrechter Richtung Patentansprüche:

   versetzten Abstrahlöffnungen erhalten würde. Gleich- 65 1. Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsan-

   zeitig bleibt die Unabhängigkeit der empfangenen lage für Mehrkeulen-Raumdiversityempfang, bei

   Signale, welche den vorteilhaften Diversityempfang der zwei auf der Erdoberfläche um mehr als die

   ermöglicht, erhalten. Somit läßt sich für die emp- Sichtentfernung voneinander entfernte Mikro-

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   wellen-Richtfunkantennen mit z. B. parabolischen Reflektoren Verwendung finden, die auf ein gemeinsames Gebiet der Atmosphäre gerichtet sind, so daß jede Richtantenne die von der anderen ausgesandte Streustrahlenergie aufnehmen kann, wobei jedem Reflektor wenigstens zwei zum Senden als auch zum Empfangen dienende Antennenelemente zugeordnet sind, die über Richtungskoppler an einen Sender bzw. an ein Diversityempfangssystem angeschlossen sind, dadurchge kennzeichnet, daß die jedem der Reflektoren zugeordneten Strahler- bzw. Empfangselemente horizontal in einer Ebene gegeneinander versetzt sind, wobei diese Ebene jeweils im Brennpunkt des Reflektors liegt und senkrecht zur Längsachse des Reflektors verläuft.
2. 2. Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Strahler- und Empfangselement aus einem Paar Hohlleiter besteht, deren offene Enden auf den Reflektor zu weisen, wobei wenigstens eine der Hohlleiteröffnungen aus dem Brennpunkt des parabolischen Reflektors verschoben ist, und daß mit jedem Hohlleiter ein Diversityempfangssystem derart verbunden ist, daß von den Hohlleiteröffnungen einerseits eine gleichphasige Wellenfront ausgestrahlt wird und andererseits gleichzeitig die ankommenden Wellen empfangen und von den ausgestrahlten Wellen durch Richtungskoppler abgetrennt werden.

   3. Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Hohlleiter Sendeenergie mit einer Trägerfrequenz Z₁ und einer gegebenen Polarisation ausstrahlen, während sie gleichzeitig Empfangsenergie mit einer Trägerfrequenz /₂ und einer gegebenen Polarisation aufnehmen.

   4. Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung verschiedener Frequenzen für die ausgesendeten und empfangenen Wellen die Polarisationsebenen dieser Trägerwellen gleich sind.

   5. Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung gleicher Frequenzen für die ausgesendeten und empfangenen Wellen die Polarisationsebenen dieser Trägerwellen verschieden sind.

   6. Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Öffnungen der dem Reflektor zugeordneten Hohlleiter um wesentlich weniger als 25 Wellenlängen der in den Hohlleitern fortzuleitenden Wellen zueinander versetzt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Schweizerische Patentschrift Nr. 251039.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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