DE1258912B - System zur drahtlosen Nachrichtenuebertragnug mit Hochfrequenz zwischen beweglichen Stationen untereinander mit Sende-Empfangs-Geraeten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^S^S PATENTAMT Int. CL:

H04b

AUSLEGESCHRIFT

H 04 j

Deutsche Kl.: 21 a2 - 39/40

Nummer: 1258 912

Aktenzeichen: T 23327 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 15. Januar 1963

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die bekannte drahtlose Nachrichtenübertragung mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen zwischen beweglichen Stationen untereinander mit Sende-Empfangs-Geräten hat den Nachteil, daß die Zahl der zur Verfügung stehenden Frequenzen beschränkt ist und deshalb eine solche Nachrichtenübertragung nicht überall anwendbar ist, wo Bedarf dafür vorliegt. Es besteht z. B. Bedarf für eine drahtlose Nachrichtenübermittlung zwischen Personen, die keinen festen Standort haben, in einem vorbestimmten, relativ kleinen Gebiet, wie z. B. in Gebäuden oder Gebäudekomplexen einschließlich des zugehörigen Freigeländes (Werksgelände).

Es sind für solche relativ kleinen Gebiete sogenannte Personenrufanlagen bekannt, bei denen eine ortsfeste Station auf eine oder mehrere je ein bestimmtes Gebiet umfassende Induktionschleifen arbeitet und die zu rufenden Personen ein Empfangsgerät mit magnetischer Antenne bei sich haben. Diese Personenrufanlagen werden mit Hochfrequenz von etwa 20 bis 135 kHz betrieben. Trotz dieses beschränkten Frequenzbereiches besteht kein Mangel an Frequenzen, weil die Übertragung nicht mit elektromagnetischen Wellen, sondern rein induktiv (magnetisch) erfolgt und deshalb die Reichweite nur wenig über den von der Induktionsschleife umschlossenen Raum hinausgeht, so daß dieselben Frequenzen auf relativ nahe benachbarten Gebieten wiederholt verwendet werden können.

Mit einer solchen bekannten rein induktiven Übertragung kann jedoch nicht die obenerwähnte Aufgabe gelöst werden, einen drahtlosen Nachrichtenverkehr zwischen Personen ohne festen Standort untereinander durchzuführen. Man könnte eine induktive Übertragung in der Weise durchführen, daß jede Person ein Sende-Empfangs-Gerät mit einer kleinen magnetischen Antenne mit sich führt. Dann beträgt aber die Reichweite nur etwa 10 bis 20 m, was zu wenig ist.

Durch die Erfindung wird die gestellte Aufgabe der drahtlosen Nachrichtenübertragung mit Hochfrequenz zwischen beweglichen Stationen untereinander mit Sende-Empfangs-Geräten dadurch gelöst, daß die Antennen der Sende-Empfangs-Geräte magnetische Antennen sind und daß das Gebiet, in dem sich die Stationen bewegen, mit einer Induktionsschleife umgeben ist, an die ein Frequenzumsetzer eingangs- und ausgangsseitig angekoppelt ist, der die von den Sendern der Sende-Empfangs-Geräte empfangene Energie verstärkt auf einer anderen Frequenz an die Schleife zurückliefert, und daß der Empfangsteil der Sende-Empfangs-System zur drahtlosen Nachrichtenübertragnug
mit Hochfrequenz zwischen beweglichen
Stationen untereinander mit
Sende-Empfangs-Geräten

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:
Harry Koch, 3000 Hannover

Geräte auf die umgesetzte Frequenz abgestimmt ist.

Auf diese Weise ist es möglich, eine induktive Übertragung über eine Entfernung von mehreren 100 m mit einem brauchbaren Signal-Stör-Verhältnis durchzuführen, denn die Induktionsschleife nimmt mehr magnetische Feldlinien auf als eine kleine magnetische Antenne, und dem ortsfesten Frequenzumsetzer kann eine bedeutend größere Leistung (10W) als den beweglichen Sendern (z.B. 100mW) gegeben werden.

Da der bewegliche Sender aus wirtschaftlichen Gründen nur mit einer gewissen Sendeleistung ausgerüstet werden kann, ist es wichtig, einen optimalen Antennenwirkungsgrad zu erzielen. Zweckmäßig arbeitet man in dem genannten Frequenzgebiet mit einer Ferritantenne, die hinsichtlich magnetischer Kopplung einen optimalen Wirkungsgrad ergibt. Die magnetische Antenne verlangt für einen guten Wirkungsgrad eine hohe Resonanzgüte, so daß die aufgebrachte elektrische Energie nur sehr klein zu sein braucht. Diese Forderung bedingt jedoch, daß indem relativ niedrigen Frequenzgebiet um 100 kHz die Übertragungsbandbreite sehr klein werden muß. Strebt man z. B. eine Betriebsgüte der magnetischen Antenne von etwa 50 an, so ergibt sich für eine Sendefrequenz von 70 kHz nur eine Bandbreite von + 700 Hz. Um bei dieser geringen Bandbreite eine einigermaßen brauchbare Verständlichkeit zu erzielen, muß man senderseitig eine starke Anhebung der Amplitude der hohen Niederfrequenzen anwenden, da sonst eine zu starke NF-Beschneidung bei den hohen Frequenzen entstehen würde.

Ferner ist zur Erzielung eines großen Signal-Stör-Verhältnisses, wie bekannt, vorteilhaft, mit Fre-

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quenzmodulation zu arbeiten (allerdings mit Schmalband-Frequenzmodulation) und im Empfänger einen Amplitudenbegrenzer anzuwenden.

Bei dem erfindungsgemäßen System lassen sich Mittel verwerten, die bei den oben beschriebenen Personenrufanlagen bekannt sind. Um z. B. einen selektiven Anruf auf demselben Träger zu ermöglichen, wird der von den Sende-Empfangs-Geräten ausgesendete Hoehfrequenzträger wahlweise mit einem von mehreren verschiedenen Kennzeichen moduliert, die den verschiedenen Geräten zugeordnet sind. Der selektive Anruf kann in bekannter Weise den Empfänger für eine Sprachdurchsage freigeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung an Beispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die gesamte Anlage,

F i g. 2 den Frequenzumsetzer,

F i g. 3 eine Rückkopplungsschaltung zur Entdämpfung der Induktionsschleife und F i g. 4 eine bewegliche Station.

Gesamtanlage

F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild der Übertragung. Um das betreffende Versorgungsgebiet wird eine Induktionsschleife 1 ausgelegt, die an einen Empfänger 2 und einen Sender 5 angeschaltet ist. Der Empfänger 2 und der Sender 5 bilden den Frequenzumsetzer, welcher mit Netzanschluß versehen werden kann. Jede Induktionsschleife benötigt einen Frequenzumsetzer. Der Empfänger 2, der auf die Sendefrequenz Z₁ der beweglichen Stationen abgestimmt ist, führt die Frequenz Z₁ einer Mischstufe 3 (mit zugehörigem Oszillator 4) zu, die die Frequenz Z₂ erzeugt. Der Sender S verstärkt die Frequenz Z₂ und speist sie über einen Transformator 6 in die Induktionsschleife 1 zurück. Für die Frequenz Z₁ wird die Induktionsschleife mit dem Kondensator? auf Resonanz gebracht, so daß die Empfangsspannung am Empfänger 2 um die Güte der Induktionsschleife größer wird. Die Sendefrequenz Z₂ dagegen wird vom Sender 5 aperiodisch in die Induktionsschleife eingespeist.

Die beweglichen Stationen mit dem Sender 8 und dem Empfänger 9 innerhalb der Induktionsschleife 1 können durch Aussenden der Frequenz Z₁ und Empfang der Frequenz Z₂ untereinander in Verbindung treten, so daß ein echtes Wechselgespräch entstehen kann. Rüstet man die beweglichen Stationen mit den allgemein bekannten Selektivrufeinrichtungen aus, so ist es weiterhin möglich, daß jeder Teilnehmer einen beliebigen Teilnehmer selektiv anrufen kann. Es entsteht somit eine selektive, induktive Sprechübertragung mit einem einzigen Sprechweg, d. h., es kann von jeder Station jeweils nur ein Gespräch gleichzeitig geführt werden.

Frequenzumsetzer

F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild des Frequenzumsetzers. Die Empfangsfrequenz Z₁ wird von der Kapazität? abgenommen, die mit der Induktionsschleife 1 einen Parallelresonanzkreis bildet. Das empfangene Signal von z.B. 70 kHz wird dann einem Vorverstärker 10 zugeleitet, der in einer bei Fig. 3 beschriebenen Schaltungsanordnung eine Entdämpfung der Induktionsschleife bewirkt, so daß die natürliche Resonanzgüte der Induktionsschleife, die im Mittel bei zehn liegt, auf etwa 50 bis 70 verbessert werden kann. Dadurch wird ein besseres Signal-Stör-Verhältnis gewonnen. Das Signal wird dann weiter einem Bandpaß 11 zugeleitet, der die erforderliche Bandbreite besitzt und vor allen Dingen die notwendige Unterdrückung der Sendefrequenz Z₂ bewirkt, so daß keine schädliche Rückkopplung der Sendefrequenz möglich ist.

Die Empfangsfrequenz wird nach Verstärkung im Verstärker 12 in einer Mischstufe 3 auf 100 kHz

ίο umgesetzt, über ein 100-kHz-Filter 13 einem ZF-Verstärker 14 zugeführt und dann im Begrenzer 15 begrenzt, so daß der Sendeverstärker 16 mit konstanter Aussteuerung betrieben wird. Der Sendeverstärker 16 arbeitet über ein Filter 17 auf einen Transformator 6, der das verstärkte Signal induktiv in die Schleife 1 einkoppelt. Das Sendefilter 17 hat vor allen Dingen die Aufgabe, die erforderliche Oberwellenunterdrückung des Senders zu erreichen und die Anpassung zwischen Sendeverstärker 16 und

ao Ausgangstransformator 6 zu bilden.

F i g. 3 zeigt das Prinzipschaltbild einer Rückkopplungsschaltung, mit der die Schleife entdämpft und dadurch die Resonanzgüte verbessert werden kann. Die Schleife wird an den Punkten 18- und 19 angeschaltet und mit der Reihenschaltung der Kapazitäten 20 und 21, die zusammen die Kapazität? bilden, auf Resonanz gebracht. Der am Emitterwiderstand 22 des Transistors 23 auftretende Spannungsabfall wird über den Widerstand 24 dem Parallelschwingkreis 1, 20,21 zugeführt, so daß eine positive Rückkopplung entsteht. Der Rückkopplungsgrad kann mit der Größe des Widerstandes 24 variiert und so den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Am Emitterausgang der Rückkopplungsschaltung folgt dann der bereits genannte Bandpaß 11.

Bewegliche Stationen

Jede bewegliche Station hat eine Ferritantenne, die zum Senden und zum Empfang benutzt wird. Beim Senden (Stellung der beiden Schalter auf 5) arbeitet das kombinierte Lautsprechermikrophon 25 als Mikrophon über den NF-Verstärker 26 mit Höhenanhebung auf den FM-Modulator 28. Um immer einen optimalen Aussteuerungsgrad zu erzielen, ist ein NF-Begrenzer 27 noch dazwischengeschaltet. Das modulierte Signal wird dann über einen Sendeverstärker 29 mit Sendefilter 30 dem Antennenkreis zugeführt. Beim Empfang wird die Ferritantenne umgeschaltet und auf die Empfangsfrequenz abgestimmt. Das empfangene Signal läuft dann über ein Empfangsfilter 31 und Verstärker 32 und wird in der Mischstufe 33 des Überlagerungsempfängers auf eine niedrige ZF, z. B. auf 30 kHz, umgewandelt. Nach hinreichender Filterung und Verstärkung im Teil 34 und Begrenzung im Begrenzer 35 wird das Signal in einem Diskriminator 36 demoduliert und nach Verstärkung im NF-Verstärker 37 über den auf E (Empfang) stehenden Schalter dem jetzt als Lautsprecher arbeitenden Lautsprechermikrophon 25 zugeführt.

Die Anforderungen an das Sende- und Empfangsfilter sind bei den beweglichen Stationen wesentlich geringer als bei dem Frequenzumsetzer, da die Sendeenergie durch die Antennenumschaltung vom Empfängereingang abgehalten werden kann. Außerdem ist die Sendeleistung kleiner, so daß der not-

wendige Filteraufwand für die Oberwellenunterdrückung ebenfalls reduziert ist.

Claims (4)

Patentansprüche

1. System zur drahtlosen Nachrichtenübertragung mit Hochfrequenz zwischen beweglichen Stationen untereinander mit Sende-Empfangs-Geräten, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen der Sende-Empfangs-Geräte magnetische Antennen sind und daß das Gebiet, in dem sich die Stationen bewegen, mit einer Induktionsschleife umgeben ist, an die ein Frequenzumsetzer eingangs- und ausgangsseitig angekoppelt ist, der die von den Sendern der Sende-Empfangs-Geräte empfangene Energie verstärkt auf einer anderen Frequenz an die Schleife zurückliefert, und daß der Empfangsteil der Sende-Empfangs-Geräte auf die umgesetzte Frequenz abgestimmt ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Sende-Empfangs-Geräten ausgesendete Hochfrequenzträger wahlweise mit einem von mehreren verschiedenen Kennzeichen modulierbar ist, die den verschiedenen Geräten zugeordnet sind und einen selektiven Anruf auf demselben Träger ermöglichen.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der selektive Anruf den Empfänger für eine Sprachdurchsage freigibt.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleife durch eine Rückkopplungsschaltung entdämpft ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften 865 006, 963 244;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1140 980,
1032327, 1092 064, 1048 609, 1015 485;

französische Patentschrift Nr. 1039 892;

Zeitschrift »ETZ-A«, H. 5, 1. 3.1954, S. 194
bis 197;

Buch von Wilhelm Klein, »Trägerfrequenztechnik«, 1949, insbesondere S. 1 und 6 bis 8.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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