DE1240954B - Funksende- und Empfangssystem mit frequenzmodulierten Sendern gleicher Modulation fuer Flaechenversorgung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H04h

Deutsche Kl.: 21a4-55

Nummer: 1240 954

Aktenzeichen: S 52624IX d/21 a4

Anmeldetag: 7. März 1957

Auslegetag: 24. Mai 1967

Die Erfindung betrifft ein Funksende- und Empfangssystem für Flächenversorgung mit frequenzmodulierten Sendern gleicher Modulation, deren Versorgungsbereiche sich teilweise überlappen, und vorzugsweise ortsfesten Empfängern, unter Verwendung so vieler Funkkanäle, daß bei einer bestimmten Aufteilung in getrennte Versorgungsbereiche gleiche Funkkanäle nicht aneinanderstoßen.

Mit der Entwicklung der beweglichen Funkdienste, insbesondere im Meterwellenbereich, sind verschiedene Systeme für die Funkversorgung größerer Flächen und Strecken entstanden. Infolge der Reichweitenbegrenzung in den benutzten Funkbereichen ist es möglich, jeden der Funkkanäle, in die das Frequenzgebiet aufgeteilt ist, stets in bestimmten räumliehen Abständen erneut zu verwenden.

Es sind bereits Funksysteme bekannt, bei denen die Versorgung einer Fläche durch eine hexagonale Aufteilung in Wirkungsbereiche dreier Funkkanäle mit je zwei Frequenzen vorgenommen wird, wobei Kanäle gleicher Frequenzbereiche nicht aneinanderstoßen. Mit diesen insgesamt sechs Funkkanälen, von denen sich je eine Gruppe von drei durch einen für Gegensprechverkehr üblichen Frequenzabstand unterscheiden und bei denen die drei Funkkanäle jeder Gruppe gegeneinander um 100 kHz versetzt sind, kann eine Funkversorgung für größere Gebiete durchgeführt werden. Bei der Verwendung eines solchen Funksystems für Gegensprechbetrieb in nur einer Gesprächsrichtung ergibt sich unter Benutzung der für eine Richtung vorgesehenen drei Funkkanäle eine derartige Funkkanalverteilung, daß jeder Versorgungsbereich der Fläche auf Grund der hexagonalen Aufteilung an sechs benachbarte Versorgungsbereiche angrenzt, deren Funkkanäle in der örtlichen Reihenfolge zwischen zwei Trägerfrequenzen abwechseln, während dem umschlossenen mittleren Versorgungsbereich der dritte Funkkanal mit der dritten Trägerfrequenz zugeordnet ist. Derartige Systeme sind dazu geeignet, die bei mehrfacher Verwendung der gleichen Frequenz auftretenden Interfrequenzstörungen weitgehend zu vermeiden.

An Funksende- und Empfangssysteme, die der Nachrichtenversorgung, insbesondere großer Flächen dienen, in denen vorwiegend ortsfeste Empfänger stationiert sind, müssen oft erheblich größere Anforderungen an die Störungsfreiheit in bezug auf Interferenzerscheinungen gestellt werden. Der räumliche Abstand von in übernächsten Versorgungsbereichen wiederkehrenden gleichen Funkkanälen kann dann nicht mehr als ausreichend angesehen werden. Durch Überreichweiten der Funksender kurzzeitig oder dau-Funksende- und Empfangssystem mit
frequenzmodulierten Sendern gleicher
Modulation für Flächenversorgung

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Gerhard Pilz, München

ernd auftretende Überlagerungsgebiete sind für Funksysteme, die dem Fahrzeugfunk dienen, in vielen Fällen von untergeordneter Bedeutung, wirken sich aber für ortsfeste Empfänger in den betroffenen Versorgungsbereichen nachteiliger aus. Diese Nachteile können durch eine Vergrößerung der Abstände der Sender gleicher Trägerfrequenz unter Verwendung einer größeren Anzahl von Funkkanälen vermieden werden. Die dadurch erzielte Verbesserung würde jedoch einen unverhältnismäßig großen Mehraufwand und die Freistellung einer noch größeren Anzahl von Funkkanälen bei ständig steigendem Bedarf an freien Frequenzbändern erforderlich machen.

Es ist auch ein System zur frequenzmäßigen Verteilung einer Anzahl von Sendern, die in der Frequenz oder Phase moduliert sind, bekannt, wobei die Anzahl der Sender größer ist als die Anzahl der verfügbaren getrennten Sendekanäle. Mit dieser bekannten Anordnung wird die Versorgung eines beliebig großen Territoriums unter Einsatz von vier Frequenzsätzen angestrebt, von denen jeder z. B. fünf Sendefrequenzen mit einem gegenseitigen Versatz der Trägerfrequenzen von 200 kHz aufweist. Die Trägerfrequenzen der vier Frequenzsätze unterscheiden sich dagegen untereinander durch einen Frequenzversatz, der mindestens größer als die doppelte höchste Modulationsfrequenz, aber kleiner als die Breite eines Sendekanals ist. Bei Aufteilung der Versorgungsfläche in etwa sechseckförmige Gebiete mit z. B. je fünf Sendern wird bei Anwendung dieses Systems erreicht, daß Gebiete, in denen gleiche Trägerfrequenzsätze benutzt sind, durch ein Gebiet mit einem anderen Trägerfrequenzsatz getrennt sind. Alle direkt aneinander angrenzenden Gebiete verwenden Frequenz-

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sätze, die sich jedoch nur um etwa die doppelte Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel Modulationsfrequenz unterscheiden. Gegenseitige an Hand der F i g. 1 und 2 näher erläutert.
Störungen sind daher trotz des großen, insgesamt er- In der F i g. 1 sind auf einer Frequenzachse / die forderlichen Frequenzbandes (z.B. 115OkHz bei beiden aufgeteilten Funkkanäle angedeutet. Der eine Verwendung von fünf Sendefrequenzen je Versor- 5 Funkkanal ist durch die benachbarten und mit 1, 2 gungsgebiet) nur teilweise vermeidbar. Es muß da- und 3 bezeichneten Träger und der zweite Kanal gegen beachtet werden, daß das Feldstärkeverhältnis durch die mit 10, 20 und 30 bezeichneten Träger darzweier Sender mit versetzter Trägerfrequenz am glei- gestellt. Trotz der Inanspruchnahme von nur zwei chen Empfangsort einen bestimmten Wert nicht über- Funkkanälen stehen damit sechs verschiedene Sendeschreiten darf. Die räumliche Anordnung der Sender io frequenzen zur Verfugung, wobei sich die gegenein- und die Verteilung der Versatzfrequenzen innerhalb ander versetzten Trägerfrequenzen innerhalb eines der sechseckförmigen Versorgungsgebiete ist in die- Funkkanals bei amplitudenmodulierten Sendern sem System völlig unbestimmt. durch einen Frequenzabstand unterscheiden, der

Um Störungen bei ungünstigem Feldstärkeverhält- etwas größer als die höchste zu übertragende Moduk-

nis möglichst gering zu halten, ist es auch bekannt, 15 tionsfrequenz und bei frequenzmodulierten Sendern

die Modulation der Sender genau phasengleich durch- kleiner als der Nennhub der Sender ist, während die

zuführen. beiden Funkkanalgruppen untereinander einen gro-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Funk- ßen Frequenzabstand, z. B. von 4,5 MHz, haben,
sende- und Empfangssysteme mit frequenzmodulier- In der F i g. 2 ist ein Beispiel für die Aufteilung ten Sendern gleicher Modulation, deren Versorgungs- 20 einer zu versorgenden Fläche in regelmäßige Vielbereiche sich teilweise überlappen, für eine beliebig ecke, z. B. Sechsecke, wiedergegeben, deren Seiten große Nachrichten-Flächenversorgung unter Auftei- alle Senderstandorte untereinander verbinden. Da jelung der zu versorgenden Fläche in annähernd regel- dem Eckpunkt der Sechsecke ein Sender zugeordnet mäßige Sechsecke, unter Verwendung so vieler Funk- ist und in den zwei Funkkanälen sechs verschiedene kanäle mit jeweils mehreren versetzten Trägerfre- 25 Trägerfrequenzen 1, 2, 3 und 10, 20, 30 zur Verfüquenzen (Versatzfrequenzen), daß Sender mit glei- gung stehen, kann die Verteilung dieser Frequenzen eher Versatzfrequenz nicht unmittelbar benachbart so vorgenommen werden, daß Sender gleicher Trägersind, unter Anwendung eines Frequenzversatzes, frequenz bei einem Umlauf um eine Sechseckfläche dessen Betrag etwas größer als die höchste Modula- nicht angetroffen werden. Daraus ergibt sich, daß jetionsfrequenz, jedoch maximal nur so groß ist, daß 30 der Sender des gesamten Funknetzes, mit Ausnahme die Modulationsspektren von zwei Sendern desselben der in den Randgebieten aufgestellten, in der näch-Funkkanals praktisch unbeschnitten innerhalb des sten Nachbarschaft von drei Sendern umgeben ist, Durchlaßbereiches der Zwischenfrequenzverstärker die sämtlich dem anderen Frequenzkanal zugeordnet der zu versorgenden Empfänger liegen, unter Be- sind. So bildet z. B. jeder Sender mit der Trägerfreanspruchung einer möglichst geringen Anzahl von 35 quenz 1 an allen Stellen des Versorgungsnetzes Über-Funkkanälen zu verbessern und die Entstehung von lappungsgebiete mit Sendern der Trägerfrequenzen Interferenzgebieten im Gegensatz zu bekannten An- 10, 20 und 30 und weiterhin beispielsweise jeder Ordnungen weitgehend zu vermeiden. Sender mit der Trägerfrequenz 30 mit Sendern der

Gemäß der Erfindung erfolgt die räumliche An- Trägerfrequenzen 1, 2 und 3. Infolge einer solchen Ordnung der Sender an den Eckpunkten eines aus an- 40 Verteilung der Trägerfrequenzen auf die einzelnen nähernd regelmäßigen Sechsecken gebildeten Vertei- Sender vergrößert sich der Abstand der Sender gleilungsnetzes. Und zwar sind für eine nach diesem eher Trägerfrequenz erheblich, ohne daß ein zusätz-System aufgestellte unbeschränkte Anzahl von Sen- licher Bedarf an weiteren Funkkanälen besteht dem in zwei nicht unmittelbar benachbarten Funk- Daraus ergibt sich der große Vorteil, daß Gleichkanälen je drei Versatzfrequenzen mit solcher Vertei- 45 wellenstörungen weitgehend ausgeschlossen werden, lung vorgesehen, daß die Versatzfrequenzen des einen Weiterhin ist es auch sehr unwahrscheinlich, daß Funkkanals jeweils auf die einander nicht benachbar- Empfänger von zwei gleichstark einfallenden Sendern ten Eckpunkte eines Sechseckes und die Versatzfre- mit den Versatzfrequenzen, ζ. Β. 1 und 2, angewiesen quenzen des anderen Funkkanals auf die übrigen sind. Aber auch in diesem ungünstigen Fall können noch freien Eckpunkte verteilt sind. 50 keine Störungen auftreten, da die Empfänger am Aus-

Bei Anwendung einer derartigen räumlichen An- gang einen die Versatzfrequenz völlig abschneidenden

Ordnung der Sender in Verbindung mit der Vertei- Tiefpaß erhalten.

lung der Sendefrequenzen und der Wahl des Fre- Die Versorgung der Sender der ganzen Versorquenzversatzes wird erreicht, daß Störungen bei un- gungsfläche mit der Modulationsspannung kann vorgünstigem Feldstärkeverhältnis und mangelnder 55 teilhafterweise durch Ballempfang erfolgen. Der Weg Gleichphasigkeit der Modulation vermieden werden für die Weitergabe der Modulation von einem beliebig und daß die Abstände der Versorgungsbereiche in gelegenen Sender ausgehend an die benachbarten gleichen Funkkanälen und bei gleicher Lage der Sender kann je nach den vorliegenden örtlichen AusTrägerfrequenz innerhalb des Funkkanals derart ver- breitungsverhältnissen gewählt werden. Im Ausfühgrößert sind, daß Interferenzerscheinungen durch 60 rungsbeispiel der F i g. 2 ist z. B. der besonders ge-Überreichweiten praktisch ausgeschlossen sind. kennzeichnete Sender mit der Trägerfrequenz 1 über

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Er- eine Leitung mit einer zentralen Stelle Z verbunden, findung ist bei einer Weitergabe der Modulation von von wo aus die zu übermittelnde Nachricht dem beSender zu Sender über Ballempfang der Frequenzab- zeichneten Sender zugeführt wird. Die hier auf der stand der beiden benutzten Funkkanäle so groß ge- 65 Trägerfrequenz 1 ausgestrahlte Nachricht wird in den wählt, daß an den Senderstandorten Sender und benachbarten Stationen mit den Trägerfrequenzen Empfänger ungestört mit der gleichen Antenne be- 10, 20 und 30 von den Sendern zugeordneten trieben werden und nebeneinanderstehen können. Empfängern der Frequenz 1 aufgenommen und in der

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Zwischenfrequenzlage oder nach Demodulation als niederfrequente Modulationsspannung an den zugehörigen Sender weitergeleitet. Jeder dieser Sender strahlt die aufgenommene Nachricht mit der ihm eigenen Trägerfrequenz, vorteilhafterweise mit einer Rundstrahlantenne, wieder ab. Je nach Wahl des günstigsten Weges für die Weitergabe der Modulation sind weitere Sender in der Nachbarschaft der erwähnten Sender mit der Trägerfrequenz 10, 20 und 30 zur Übernahme der Nachrichten mit Empfängern ausgerüstet, die je nach den Gegebenheiten mit Richtantennen in Richtung auf diese Nachbarsender (10, 20 und 30) bestückt sein können. In der Fig. 2 wird durch die Pfeilrichtung angedeutet, wie beispielsweise die Weitergabe der Modulation über das ganze Sendernetz hinweg erfolgen kann. Die Art der Vermaschung hängt dabei im wesentlichen von den geographischen Verhältnissen der zu versorgenden Fläche ab. Da angestrebt wird, Sender und Empfänger an einem Standort mit einer gemeinsamen Antenne zu betreiben, ist der Frequenzabstand der beiden Funkkanäle so groß zu wählen, daß gegenseitige Störungen nicht auftreten können. Um den Ausfall eines Teiles der Flächenversorgung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, mehrere voneinander unabhängige Versorgungswege für die Weitergabe der Modulation vorzusehen. Dabei kann es erforderlich sein, mehreren Sendern je mehrere Empfänger zuzuordnen. Die Zuführung der Modulation an die einzelnen Sender kann außer auf dem Weg des Ballempfanges auch auf dem Kabel- oder Richtfunkwege erfolgen. Der Frequenzabstand der beiden Funkkanäle voneinander kann in diesen Fällen beliebig gewählt werden, so daß die beiden Funkkanäle auch einander angrenzen können. Um die bei der Zuführung der Modulation auftretenden Modulationsphasenverschiebungen zu unterdrücken, können Laufzeitglieder in die Modulationswege eingeschaltet werden. Patentansprüche:

1. Funksende- und Empfangssystem mit frequenzmodulierten Sendern gleicher Modulation, deren Versorgungsbereiche sich teilweise überlappen, für eine beliebig große Nachrichten-Flächenversorgung unter Aufteilung der zu versorgenden Fläche in annähernd regelmäßige Sechsecke, unter Verwendung so vieler Funkkanäle mit jeweils mehreren versetzten Trägerfrequenzen (Versatzfrequenzen), daß Sender mit gleicher Versatzfrequenz nicht unmittelbar benachbart sind, unter Anwendung eines Frequenzversatzes, dessen Betrag etwas größer als die höchste Modulationsfrequenz, jedoch maximal nur so groß ist, daß die Modulationsspektren vcn zwei Sendern desselben Funkkanals praktisch unbeschnitten innerhalb des Durchlaßbereiches der Zwischenfrequenzverstärker der zu versorgenden Empfänger liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Anordnung der Sender an den Eckpunkten eines aus annähernd regelmäßigen Sechsecken gebildeten Verteilungsnetzes erfolgt und daß für eine nach diesem System aufgestellte unbeschränkte Anzahl von Sendern in zwei nicht unmittelbar benachbarten Funkkanälen je drei Versatzfrequenzen als Trägerfrequenzen mit solcher Verteilung vorgesehen sind, daß die Versatzfrequenzen (1, 2, 3) des einen Funkkanals (I) jeweils auf die einander nicht benachbarten Eckpunkte eines Sechseckes und die Versatzfrequenzen (10, 20, 30) des anderen Funkkanals (II) auf die übrigen noch freien Eckpunkte verteilt sind.

2. Funksende- und Empfangssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzabstand der beiden Funkkanäle bei Zuführung der Modulation über Ballempfang so groß gewählt ist, daß Sender und zugehöriger Empfänger ungestört mit der gleichen Antenne betrieben werden können.

3. Funksende- und Empfangssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuführung der Modulation an die einzelnen Sender auf dem Kabel- oder Richtfunkwege die beiden Funkkanäle beliebigen Frequenzabstand zueinander haben können.

4. Funksende- und Empfangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Niederfrequenzweg der Empfänger Filter zur Unterdrückung der durch gegeneinander versetzte Trägerfrequenzen hervorgerufenen Differenzfrequenzen eingefügt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Schweizerische Patentschrift Nr. 242 962;

USA.-Patentschriften Nr. 2 429 504, 2 545 511,
685 642;

Zeitschrift »Wireless World« Februar 1956, S. 84;

Zeitschrift »Technische Hausmitteilungen des NWDR,«, 1955, Nr. 3/4, S. 62.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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