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Mehrkanalige Scattering-Übertragungsanlage für Zweifach-Raumdiversity
Die Erfindung betrifft eine mehrkanalige Scattering-Übertragungsanlage mit je vier
Hochfrequenzkanälen für jede Übertragungsrichtung, bestehend aus je zwei Antennen
für Zweifach-Raumdiversity, wobei für jede Antenne zwei verschiedene Polarisationsrichtungen
verwendet werden.
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Es ist bekannt, Schwunderscheinungen durch den Mehrfachempfang eines
Signals weitgehend zu unterdrücken. Hierbei lassen sich folgende Arten des Mehrfachempfanges
unterscheiden: Raum-, Frequenz-, Polarisations- und Zeitdiversity. Auch die Kombination
von zwei der aufgeführten Arten ist möglich und bekannt. Das Wesen a11 dieser Diversitysysteme
besteht darin, daß mindestens zwei voneinander unabhängige Übertragungswege oder
übertragungsarten für die Signale hergestellt werden. Für Richtfunksysteme hat sich
der Raumdiversity-Empfang als die wirksamste und einfachste Methode erwiesen. Bei
Raumdiversity werden mehrere (meist zwei) Antennen in einem Abstand aufgestellt,
der wesentlich größer ist als die halbe Wellenlänge der über Richtfunk übertragenen
Frequenz. Auf Grund von theoretischen Überlegungen und Messungen ergibt sich, daß
bei einem Abstand von ungefähr 100 Wellenlängen die Forderung von zwei voneinander
unabhängigen Ausbreitungswegen gegeben ist. Bei der erwähnten Diversity-Art passieren
die getrennt empfangenen Signale getrennte Empfänger, um anschließend zu einem Ausgangssignal
zusammengesetzt zu werden.
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Durch die deutsche Auslegeschrift 1068 775 ist es an sich bereits
bekannt, durch Reihenschaltung zweier Brückenschaltungen an eine Antenne zwei Empfänger
und zwei Sender anzuschließen.
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Darüber hinaus ist es durch die USA.-Patentschrift 2 866 949 bekannt,
Filter mit den Verzweigungsarmen von Brückenweichen derart zusammenzuschalten, daß
jeweils alle Frequenzen mit Ausnahme derjenigen, auf die das Filter abgestimmt ist,
an dem entsprechenden Filter zu der Brückenweiche reflektiert werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mehrkanalige Scattering-Anlage
mit je vier Hochfrequenzkanälen für jede Übertragungsrichtung zu schaffen, welche
aus je zwei Antennen für Zweifach-Raumdiversity besteht, wobei die Anlage bei einem
Minimum an Schaltaufwand möglichst wenig für die Sendeleistung auszulegende Selektionsmittel
aufweist und einen kleinen Abstand zwischen Empfangs- und Sendefrequenz hat.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Anlage erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß jede Antenne für jede Polarisationsrichtung von einer Weichenanordnung
gespeist wird, die aus zwei in an sich bekannter Weise in Reihe geschalteten Brückenweichen
besteht, und daß jede dieser Weichenanordnungen in an sich bekannter Weise mit einem
Sender und zwei Empfängern kombiniert ist, derart, daß der zugehörige Sender hoher
Leistung am antennenfernen Ende der Weichenkette so angeschlossen ist, daß die Sendeenergie
durch Reflexion an den Filtern der Brückenweichen zu den Antennen gelangt, während
nur die Empfangsenergie der angeschlossenen Empfänger die entsprechenden Filter
der Brückenweichen passiert.
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An Hand der Figuren soll im folgenden der Erfindungsgedanke näher
erläutert werden.
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In der F i g. 1 ist eine gemäß der Erfindung aufgebaute Scatteringanlage
dargestellt, wobei der übersichtlichkeit halber nur die eine Endstelle der Scattering-Übertragungsanlage
dargestellt wurde. Wie bereits erwähnt, besteht die Anlage aus je zwei Antennen
A1 und A2, welche- jeweils mit zwei verschiedenen Strahlern unterschiedlicher Polarisationsebenen
betrieben werden. Bei dieser Scattering-Übertragungsanlage wird jede Antenne für
jede der beiden genannten Polarisationsrichtungen von einer Weichenanordnung gespeist.
Die zu der Antenne A1 gehörenden Weichenanordnungen sind in der Figur mit W11 und
W12 bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel sind die Weichenanordnungen gleich aufgebaut.
Jede dieser Weichenanordnungen besteht hierbei aus zwei in Reihe geschalteten Brückenweichen
W.
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Bei der Weichenanordnung W12, in der die einzelnen Teile besonders
bezeichnet wurden, besteht die eine Brückenweiche W aus zwei 3-db-Richtkopplern
mit zwei zwischengeschalteten Filtern F1 und F2. Die erwähnten 3-db-Koppler sind
in der Figur nur sehematisch
durch die Koppelpfeile dargestellt.
Ein Ausgangsarm der Brückenweiche ist mit einem Absorber R1 reflexionsfrei abgeschlossen,
während ein weiterer Arm zu dem Empfänger E2 führt.
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Die zweite Brückenweiche W, aus welcher die Weichenanordnung W12 aufgebaut
ist, besteht ebenfalls aus zwei 3-db-Kopplern mit zwischengeschalteten Filtern F3
bzw. F4. Der zu dieser Brückenweiche gehörende Absorberwiderstand ist mit R2 bezeichnet.
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Diese beiden Brückenweichen W sind in Serie geschaltet und bilden
zusammen die Weichenanordnung W12, die mit einem Sender S12 und zwei Empfängern
E2 bzw. E4 derart kombiniert ist, daß am Ende der Weichenkette der zugehörige Sender
S12 hoher Leistung angeschlossen ist, wobei der Weg der Sendeenergie den Charakter
einer aperiodischen Leitung besitzt.
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Der Weg der Sendeenergie der einzelnen Sender der übertragungsanlage
ist in der F i g. 1 stark ausgezeichnet, während der Weg der Empfangsenergie beispielsweise
von dem EmpfängerE2 zur angeschlossenen Weichenanordnung W12 mit normaler Stärke
eingezeichnet ist. Die zu jeder Weichenanordnung gehörenden Empfänger werden über
Selektionsmittel, z. B. über die schon beschriebenen Filter F1 bzw. F2, in die aperiodische
Leitung eingekoppelt.
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Das aperiodische Verhalten der Leitung ist dadurch bedingt, daß die
Sendeenergie, welche z. B. von dem Sender S12 kommt, an den Filtern F1, 4 bzw. F3,
F4 der in Serie geschalteten Brückenweichen W reflektiert wird, um anschließend
zur Antenne A1 zu gelangen. Die Filter F1 bis F4 sind für die Empfangsfrequenz als
Durchlaßfilter in Form von Bandpässen ausgebildet und bestehen aus mehreren untereinandergekoppelten
Hohlrohr-Resonanzkreisen, die auf die Empfangsfrequenz abgestimmt sind.
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Die Weichenanordnung W11 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die oben
beschriebene Weichenanordnung W12. Der zu der Weichenanordnung Wll gehörende Sender
hoher Leistung ist mit Sll bezeichnet, und die beiden zugehörigen Empfänger tragen
die Bezeichnung El bzw. E3.
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Zur Unterdrückung der durch die überreichweitenausbreitung bedingten
Schwunderscheinungen besteht die Scattering-Anlage aus zwei voneinander unabhängigen
Übertragungswegen, welche gleichzeitig ein Signal empfangen und dieses zwei getrennten
Empfängern zuführen. So gelangt z. B. ein ankommendes Signal einmal von der Antenne
Al über die Weichenanordnung W1. zum EmpfängerE2, während gleichzeitig das gleiche
.Signal von der zweiten Antenne A2 über die zugehörige Weichenanordnung W22 zu dem
Empfänger E2 geführt wird. Diese beiden Empfänger arbeiten auf einer Kombinatorstufe
K2, welche die Signale entsprechend zusammensetzt oder auswählt, so daß es in an
sich bekannter Weise für die trägerfrequente Weiterverarbeitung zur Verfügung steht.
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Da die erfindungsgemäße Übertragungsanlage für jede übertragungsrichtung
vier Hochfrequenzkanäle besitzt, sind vier Kombinatorstufen K1 ... K4 vorhanden,
welche jeweils die Ausgangssignale von zwei zusammengehörigen Empfängern El und
El', E2 und E.', E3 und E3' bzw. E4 und E4 zusammenfassen. Der Empfänger
E3 ist an der Weichenanordnung W21 angeschlossen, während der Empfänger E4 mit der
Weichenanordnung W22 verbunden ist. Der zu der Weichenanordnung W22 gehörende Sender
hoher Leistung ist S22. Mit S21 ist der zu der Weichenanordnung W21 gehörende
Leistungssender bezeichnet.
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Der Vorteil der aperiodischen Ausbildung der Leitung für die Sendeenergie
liegt darin, daß die einzelnen Filter der Weichenanordnungen nicht für die hohe
Sendeleistung dimensioniert werden müssen. Die am Eingang der Weichenfilter bei
der Sendefrequenz entstehende Strom- bzw. Spannungsüberhöhung beträgt maximal 1:2.
Das bedeutet, daß keine Teile einer besonderen Dimensionierung in bezug auf unerwünschte
Erwärmung oder Spannungsüberschlag bedürfen. Die Selektionsmittel übertragen nur
die kleinen Empfängerleistungen und bleiben trotz starker Felderhöhung durch Resonanz
im Aufbau klein und unkritisch. Man kann also sehr schmalbandige Filter verwenden
und damit den Abstand zwischen Empfangs- und Sendefrequenz sehr klein wählen, was
bei bisher bekannten Schaltungen vergleichbarer Art nicht möglich war, da bekanntlich
die Feldüberhöhung in einem Filterkreis ansteigt, wenn man die Bandbreite kleiner
wählt.
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In der F i g. 2 ist die frequenzmäßige Lage der einzelnen Sende- bzw.
Empfangsfrequenzen für die beiden Antennen A1 bzw. A2 dargestellt. Hierbei sollen
die kleinen waagerechten oder senkrechten Striche auf den einzelnen Frequenzen die
verwendete waagerechte oder senkrechte Polarisation darstellen.
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In dem in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen
die Brückenweichen W jeweils aus zwei 3-db-Kopplern mit zwei zwischengeschalteten
Filtern. Diese Brückenweichen W können auch aus zwei vierarmigen Leitungsverzweigungen
bestehen, wobei zwischen zwei entsprechenden Armen 1 und 1' sowie 3 und 3' der beiden
Verzweigungen B1, B2 zwei Filter F1, F2 so eingefügt sind, daß sie bezüglich ihrer
gegenseitigen Lage um R/4 gegeneinander versetzt angeordnet sind, wie dies in der
F i g. 3 dargestellt wurde. Der Anschluß 4 der Verzweigung Bi führt hierbei beispielsweise
zum Empfänger E2 (entsprechend der linken Brückenweiche W der Brückenanordnung W12
der F i g. 1), während der Anschluß 2 der Brückenweiche W wieder mit einem Absorber
R1 reflexionsfrei abgeschlossen ist. Der Anschluß 2' der Verzweigung B2 führt zur
Antenne Al. Entsprechend dem Leistungssender S12 der F i g. 1 ist bei der in der
F i g. 3 dargestellten Brückenweiche W dieser Sender am Arm 4' der Leitungsverzweigung
B2 angeschlossen.