DE1285576B - Diversity-Empfangs-Verfahren - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Diversity-Empfangs-Verfahren für Nachrichtenübertragungsanlagen zur linearen und phasengleichen Addition der in Abschnitte aufgeteilten Signalfrequenzbänder der angeschlossenen Empfänger, bei dem innerhalb der Teilbänder durch Nachstimmung der dort zur Frequenzumsetzung dienenden Oszillatoren Phasengleichheit für die einzelnen Abschnitte hergestellt wird.
• Um die Beeinträchtigung des Funkempfanges durch den Schwund zu vermindern, gibt es verschiedene Arten von Diversity-Verfahren. Allgemein sind bei Diversity-Verfahren Maßnahmen getroffen, durch welche die Anlage eine Nachricht über mehrere Übertragungswege erhält, die unterschiedlichen Schwundbedingungen unterliegen. Es ist bei diesen Verfahren bekannt, die Signalspannungen an den Ausgängen der Empfänger direkt oder über Ablöseschaltungen zu vereinigen. Ferner ist es bekannt, die Zwischenfrequenzausgänge zusammenzuschalten, wobei eine auf die zwischenfrequenten Träger abgestimmte Nachstimmschaltung die Phasenübereinstimmung herbeiführt.
• Bei Weltverkehrsverbindungen, insbesondere bei Überhorizontanlagen, tritt langsamer und selektiver Schwund auf. Der langsame Schwund läßt sich durch die bisher bekannten Diversity-Anordnungen ausgleichen, der selektive Schwund jedoch nicht.
• Ein aus der Mehrwegeübertragung stammendes Signal hat eine veränderliche Abhängigkeit von Phase und Frequenz sowie selektive Frequenzauslöschungen innerhalb des Übertragungsbandes. Wenn zwei derartige Signale, wie bisher üblich, vereinigt werden, können Frequenzen, welche in beiden Signalen enthalten sind, in Phasenopposition erscheinen, was eine Auslöschung im vereinigten Signal ergibt. Die Wahrscheinlichkeit einer Auslöschung bei dieser unvorteilhaften Signaladdition ist fast gleich der Anzahl der selektivenFrequenzauslöschung imübertragungsband des empfangenen Signals.
• Es ist bereits ein Diversity-Verfahren zur Funkübertragung eines in mehrere Teilbänder aufgeteilten Frequenzbandes bekannt, bei dem senderseitig jedem Teilband ein Pilotton beigegeben ist, der empfangsseitig zur Steuerung der Phasenregelung dient, welche die Teilbänder der beteiligten Empfänger bezüglich der Phase in Übereinstimmung bringt. Dieses Verfahren vermeidet die zusätzlichen Auslöschungen bei der linearen Addition der Ausgangssignale, ist aber wegen der Pilottonsteuerung nur beschränkt anwendbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Diversity-Empfangs-Verfahren zu schaffen, welches die lineare Addition der empfangenen Signale erlaubt, ohne daß hierfür auf der Sendeseite besondere Vorkehrungen getroffen sein müssen.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Signalfrequenzband am Ausgang eines Empfängers und die durch Filter getrennten Teilbänder der anderen Empfänger zur Bildung der zur Nachstimmung der Oszillatoren dienenden Regelspannungen Phasenvergleichsstufen zugeführt werden, und daß das kombinierte Ausgangssignal durch lineare Addition der Teilbänder gleicher Frequenzlage und des gesamten Signalfrequenzbandes erzeugt wird.
• Dieses Verfahren ist unabhängig vom Sendeverfahren und der gewählten Betriebsart, d. h., die erfindungsgemäßen Maßnahmen beschränken sich nur auf die Empfangsanlage. Demnach sind keine Pilotsignale zu verarbeiten, wodurch die hierfür erforderlichen Einrichtungen auf der Empfangsseite entfallen.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand eines Blockschaltbildes mit zwei Empfängern beschrieben.
• Der in dem Blockschaltbild dargestellte Empfänger kann für den Frequenz-, Raum- und Zeit-Diversity-Betrieb verwendet werden.
• Die Signalspannungen an den Antennen 1 und 2 gelangen an die selektiven Verstärker 3 und 4, welche auf die jeweilige Empfangsfrequenz abgestimmt sind. Für denFrequenz-Diversity-Betrieb sind dieFrequenzen FA und FB voneinander verschieden, und beim Raum-Diversity-Empfang sind sie in der Regel gleich.
• Die Ausgänge der Verstärker 3 und 4 liegen an den Mischstufen 5 und 6. Dort wird mit Hilfe der Oszillatoren 7 und S eine Zwischenfrequenz fif gebildet. Die obere und untere Überlagerung enthält das Nachrichtenbandfm. DieAusgänge der Mischstufen5 und 6 führen zu den selektiven Zwischenfrequenzverstärkern 9 und 10.
• Der Wert der Zwischenfrequenz fif in jedem der Empfangskanäle braucht nicht gleich zu sein, wenn die Oszillatoren in der nachfolgenden Schaltung so einstellbar sind, daß sie daselbe Nachrichtenband fm am Ausgang der zugehörigen Mischstufen erzeugen.
• Das Ausgangssignal des Verstärkers 9 gelangt zu einer Mischstufe 11, die mit Hilfe des Oszillators 12 das Nachrichtenband fm aus dem Zwischenfrequenzsignal gewinnt. Hierzu ist der Oszillator 12 auf die Frequenz fif abgestimmt. Der Ausgang des Verstärkers 10 wird einer Anzahl von Mischstufen 14 bis 14n zugeführt. Die Frequenz der zugehörigen Oszillataren 15 bis 15 n ist gleich der Frequenz fi f am Ausgang des Verstärkers 10 gewählt, so daß durch die 17berlagerung in den Mischstufen 14 bis 14n an den Ausgängen derselben jeweils das Nachrichtenband f m entsteht. An die Ausgänge der Mischstufen 14 bis 14 n sind die Bandfilter 16 bis 16 h angeschlossen, die verschiedene Durchlaßbereiche haben, um so das Nachrichtenband fm in eine gegebene Anzahl aufeinanderfolgender Abschnitte aufzuteilen. Der Durchlaßbereich der Filter 16 bis 16h ist durch die Formel f = fm/n bestimmt, wobei fm das Nachrichtenband, n = die Anzahl der Abschnitte, in die das Nachrichtenband fm aufgeteilt wird und f die Bandbreite eines Abschnittes ist. Die Anzahl der Abschnitte ist durch die Notwendigkeit gegeben, die überlappungsfrequenzen an die 3-db-Punkte der Durchlaßkurven zu legen. Dadurch werden zwei selektive Fading-Auslöschungen in einer Filterbandbreite verhindert und der Phasengang in einem Filter auf weniger als 180° zu beschränkt. Weiterhin sind die absoluten Filterbandbreiten durch die Wahrscheinlichkeit der Verteilung von Zeitverzögerungen innerhalb eines gegebenen Übertragungsweges bestimmt. Zum Beispiel treten in einer 3200-Meilen-Übersee-Radio-Telefonverbindung Zeitdifferenzen von 2 ms auf. Für ein Nachrichtenband fm von 3 kHz sind somit sechs Bandfilter mit einer Breite von 500 Hz notwendig.
• Die Ausgänge der Bandfilter 16 bis 16h sind an die Phasendetektoren 17 bis 17n angeschlossen, in denen die Phasen der Teilbänder des Nachrichtenbandes fm des einen Empfängers mit den Phasen der zugehörigen Frequenzanteile des Nachrichtenbandes fni am Ausgang der Mischstufe 11 verglichen werden. Die Phasendetektoren 17 bis 17h erzeugen Regelspannungen, die proportional zur Phasendifferenz zwischen den Anteilen des Nachrichtenbandes, die durch die Bandfilter 16 bis 16n gelangen, und dem zugehörigen Anteil des Nachrichtenbandes fm am Ausgang der Mischstufe 11 sind. Diese Regelspannungen werden durch die Tiefpaßfilter 18 bis 18n den Oszillatoren 15 bis 15n zugeleitet und bewirken dort die Nachstimmung auf Phasenübereinstimmung innerhalb der Teilbänder.
• Die Bandfilter 16 bis 16n können abgestimmte Einzelkreise sein, die so bemessen sind, daß die resultierenden Ausgangsspannungen gleich sind. Damit weder Phasen- noch Amplitudenverzerrungen auftreten, müssen die überlappungsfrequenzen der benachbarten Filter auf den 3-db-Punkten der Durchlaßkurven liegen. Auch andere Filterschaltungen sind möglich, wenn diese Bedingung erfüllt ist.
• Wenn langsame Phasenschwankungen auftreten, ist die Wirkung der Tiefpaßfilter 18 bis 18 n vernachlässigbar. Bei plötzlichen Phasenänderungen verzögern diese Filter den Nachlauf der Oszillatoren. Die Phasen-Frequenzabhängigkeit der Filter 18 bis 18n rnuß deshalb so beschaffen sein, daß keine Regelschwingungen auftreten.
• Die Ausgänge der Bandfilter 16 bis 16h sind über die Widerstände 19 bis 19n, welche die Bandabschnitte wieder vereinigen, miteinander verbunden. Der Ausgang der Mischstufe 11 gelangt über den Widerstand 20 zu dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 19 bis 19 n, um so einen einzigen Ausgang für das Basis- oder Nachrichtenband zu bilden. Je nach der Beschaffenheit der Phasenvergleichsstufe 17 bis 17n ist durch den Schalter 22 zwischen den Ausgang der Mischstufe 11 und den Widerstand 20 noch ein Phasenschieber 21 einzufügen.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Diversity-Empfangs-Verfahren für Nachrichtenübertragungsanlagen zur linearen und phasengleichen Addition der in Abschnitte aufgeteilten Signalfrequenzbänder der angeschlossenen Empfänger, bei dem innerhalb der Teilbänder durch Nachstimmung der dort zur Frequenzumsetzung dienenden Oszillatoren Phasengleichheit für die einzelnen Abschnitte hergestellt wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das gesamte Signalfrequenzband (fm) am Ausgang eines Empfängers und die durch Filter (1.6 bis 16 n) getrennten Teilbänder der anderen Empfänger zur Bildung der zur Nachstimmung der Oszillatoren (15 bis 15n) dienenden Regelspannungen Phasenvergleichsstufen (17 bis 17n) zugeführt werden, und daß das kombinierte Ausgangssignal durch lineare Addition der Teilbänder gleicher Frequenzlage und des gesamten Signalfrequenzbandes (fm) erzeugt wird.
2. 2. Diversity-Empfangs-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalfrequenzband (fm) eines Empfängers durch Frequenzumsetzung mittels einer Mischstufe (11) und eines Oszillators (12) und dasselbe Signalfrequenzband eines der anderen Empfänger durch Frequenzumsetzung an den Ausgängen einer der Anzahl der Teilbänder entsprechenden Zahl von Mischstufen (14 bis 14n) und Oszillatoren (15 bis 15 n) entsteht, und daß die Teilbänder aus dem an den Ausgängen der Mischstufen (14 bis 14n) anliegenden Signalfrequenzband (fm) durch Bandfilter (16 bis 16 n) ausgesiebt werden.
3. 3. Diversity-Empfangs-System nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleichssignal der Phasenvergleichsstufen (17 bis 17n) das gesamte Signalfrequenzband (f m) ist und die anderen Vergleichssignale die durch die Bandfilter (16 bis 16n) ausgesiebten Teilbänder sind, und daß die gewonnenen Regelspannungen die Oszillatoren (15 bis 15n) über Tiefpässe (18 bis 18 n) in bekannter Weise nachstimmen.
4. 4. Diversity-Empfangs-System nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die überlappungsfrequenzen der Bandfilter (16 bis 16n) an den 3-db-Punkten der Durchlaßkurven liegen.
5. 5. Diversity-Empfangs-System nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrkanalbetrieb die Signale der einzelnen Kanäle für sich aufgeteilt in der Phase verglichen und addiert werden.