DE1462183B2 - Mehrfachfrequenz-Satellitennachrichtenübertragungssystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Mehrfachfrequenz- Trägergruppe zugeordneten Pilotfrequenz und der

Satellitennachrichtenübertragungssystem mit mehre- Bezugspilotfrequenz auf einen solchen Pegel einge-

ren Bodenstationen, denen jeweils ein Ausschnitt des stellt, daß alle Trägergruppen am Eingang des Breit-

Betriebsfrequenzbandes des Systems zugeordnet ist bandverstärkers der Satellitenrelaisstation einen glei-

und die jeweils neben einer Trägergruppe eine Pilot- 5 chen Pegel haben und damit in gleicher Weise ver-

frequenz aussenden, und mit einer Satellitenrelais- stärkt werden.

station, die einen Breitbandverstärker zur gemein- Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der

samen Verstärkung und Wiederaussendung sämtlicher folgenden Einzelbeschreibung einer bevorzugten

Trägergruppen aller Bodenstationen enthält. Ausführungsform an Hand der zugehörigen Zeich-

Einzelheiten über die Verstärkung von Mehrfach- io nungen.

trägerfrequenzen in einem gemeinsamen Verstärker, F i g. 1 zeigt ein Beispiel einer Eingangs-Ausgangsdessen Eingangs-Ausgangs-Kennlinie nichtlinear ist, Verstärkungskennlinie eines Endverstärkers zur gesind beispielsweise in der Abhandlung »Analysis of meinsamen Verstärkung von Mehrfachträgergruppen Multiple Tone Clipping« von CJ. Styers beschrie- nach der Erfindung,

ben, die in IRE International Convention Record, 15 F i g. 2 eine Darstellung der Beziehung zwischen

Teil 8, 1961, S. 134 bis 149 erschienen ist. dem relativen Eingangspegel und der Frequenzver-

Wenn die Eingangspegel von Mehrfachträgerfre- teilung der Mehrfachträgerfrequenzen in einer an

quenzen ungleich oder unregelmäßig verteilt sind, sich bekannten Anordnung,

macht sich bei Verstärkung der Eingangsmehrfach- F i g. 3 eine Darstellung der Ausgangspegel auf der

trägerfrequenzen in einem solchen Verstärker die 20 Ausgangsseite des gemeinsamen Verstärkers nach

Nichtlinearität der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie in gemeinsamer Verstärkung der Mehrfachträgerfre-

der Weise bemerkbar, daß Trägerfrequenzen mit quenzen nach F i g. 2,

vergleichsweise niedrigem Pegel noch mehr abgesenkt Fig. 4 eine Darstellung der relativen Eingangsund Trägerfrequenzen mit vergleichsweise hohem pegelverteilung in Abhängigkeit von der Frequenz Pegel noch mehr angehoben werden. Infolgedessen 25 für eine ausgewählte Trägergruppe,
treten in dem Ausgangsband Pegelunregelmäßigkeiten F i g. 5 eine Darstellung der relativen Ausgangsnoch mehr hervor. pegelverteilung in Abhängigkeit von der Frequenz

Es ist zwar ein Nachrichtenübertragungssystem; mit für mehrere Trägergruppen, die nach der Erfindung Trägergruppenaussendung und einer Pilotfrequenz in einem gemeinsamen nichtlinearen Verstärker verbekannt, wo auf der Sendeseite auf Grund von Rück- 30 stärkt sind, und

führung der Pilotfrequenz eine Verstärkungssteue- F i g. 6 ein Blockschaltbild eines Mehrfachträgerrung in Abhängigkeit von dem Rauschen innerhalb frequenzsystems nach der Erfindung,
der betreffenden Übertragungsstrecke erfolgt. Bei Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel einer Eingangsdieser Anordnung wird der Sendepegel jeweils auf Ausgangs-Verstärkurigskennlihie eines Endverstäreinen von der Größe des Rauschens abhängigen 35 kers, der im Sinne der Erfindung zur gemeinsamen Wert eingestellt. Diese Anordnung ist somit bei Verstärkung zahlreicher Trägerfrequenzgruppen einem Mehrfach-Satellitennachrichtenübertragungs- dient. In Fig. 1 geben Abszisse und Ordinate jeweils system der genannten Art nicht brauchbar, da diese den Eingangsträgerpegel bzw. den Ausgangsträger-Anordnung erhebliche Unterschiede im Pegel der pegel einer Trägerfrequenz an. Wie man sieht, wird verschiedenen Trägergruppen mit sich bringen würde. 40 die Eingangs-Ausgangs-Verstärkungskennlinie nicht-

Bei einem Nachrichtenübertragungssystem mit einer linear, sobald der Eingangsträgerpegel einen Schwelbodenfesten Relaisstation, für die keine gewichts- ·;,· lenwert überschreitet. Normalerweise betreibt man mäßigen Beschränkungen gelten, könnte man die Endverstärker bei einem Arbeitspunkt in der Nähe verschiedenen Trägergruppen in gesonderten Ver- eines solchen gesättigten Ausgangspegels, damit der Stärkereinheiten verstärken, deren Ausgang vor Aus- 45 Senderwirkungsgrad verbessert wird.
Sendung einander überlagert würde. Dieser Weg ist' F i g. 2 stellt in einem Diagramm eine normalej:- jedoch bei einem Satellitennachrichtenübertragungs- weise verwendete Beziehung des Eingangspegels in system nicht gangbar, da die gewichtsmäßigen Be- Abhängigkeit von der Frequenzverteilung von Mehrschränkungen für die Satellitenstation eine Verwen- fachträgerfrequenzen, dar, die in einen gemeinsamen dung mehrerer Verstärkerkanäle ausschließen. 50 Verstärker eingegeben werden, wo Abszisse und

Aufgabe der Erfindung ist die Angleichung der Ordinate jeweils Frequenz und relativen Eingangs-Pegel der verschiedenen Trägergruppen, damit eine pegel angeben. Die Ordnungszahl gibt die Kanalgleichmäßige Verstärkung innerhalb des gemeinsamen nummer an. Sowohl Abszisse als auch Ordinate beVerstärkers erfolgt. sitzen einen linearen Maßstab. Nach Fig. 2 sind die

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch 55 Pegel von Mehrfabhträgerfrequenzen im allgemeinen gelöst, daß in der Satellitenrelaisstation eine Bezugs- mehr oder weniger ungleichmäßig,
pilotfrequenz dem Nachrichtenband zugesetzt wird Fig. 3 zeigt ein typisches Beispiel für eine Pegel- und daß in jeder Bodenstation eine Amplituden- verteilung auf der Äusgangsseite, wenn die·'Mehrsteuerung der auszusendenden Trägergruppe vor dem fachträgerfrequenzen nach F i g. 2 durch einen ge-Sendeendverstärker auf Grund einer Steuerspannung ° meinsamen Verstärker mit einer Kennlinie nach erfolgt, die durch Vergleich der in der betreffenden F i g. 1 getreten sind.

Bodenstation empfangenen eigenen Pilotenfrequenz Durch Vergleich der Pegelverteilungen nach den

mit der Bezugspilotfrequenz gewonnen ist. Fig. 2 und 3 erkennt man leicht die Neigung, daß

Die unmodulierte Bezugspilotfrequenz dient als die Trägerfrequenzen mit höherem Signalpegel noch

Bezugspegel für das gesamte Nachrichtenüber- 65 mehr angehoben und die Trägerfrequenzen mit nied-

tragungssystem. Der Sendepegel einer jeden Träger- rigem Signalpegel noch mehr herabgesetzt werden,

gruppe jeder Bodenstation wird auf Grund eines In einem solchen Fall wird die Leistungsfähigkeit

Pegelvergleichs zwischen einer der betreffenden von Übertragungskanälen mit geschwächten Träger-

frequenzen herabgesetzt, so daß eine bestimmte Zuverlässigkeit innerhalb des gesamten Nachrichtensystems schwierig zu erreichen ist.

Das Diagramm nach F i g. 4 zeigt die relative Pegelverteilung in Abhängigkeit von der Frequenzverteilung innerhalb einer einzigen Trägergruppe der Eingangsfrequenzkanäle gemäß der Erfindung, wo Abszisse und Ordinate jeweils Frequenz bzw. Trägerpegel angeben. , , ■

Man erkennt, daß Abszisse und Ordinate in linearem Maßstab geteilt sind. In F i g. 4 gehört die Pilotfrequenz P2 zu einer Trägergruppe mit mehreren Trägerfrequenzkanälen 5, 6, 7 und 8. Normalerweise wird der Pegel der Pilotfrequenz kleiner als der der anderen Trägerfrequenzen der Gruppe, zu der die Pilotfrequenz gehört, gewählt, damit die zusätzliche Verlustleistung vermindert wird.

Das Diagramm nach F i g. 5 zeigt die Beziehung der relativen Ausgangspegel in Abhängigkeit von der Frequenzverteilung für eine Mehrzahl von Mehrfachträgergruppen nach einer Ausführungsform der Erfindung. Abszisse und Ordinate sind ebenfalls in linearem Maßstab geteilt und geben jeweils Frequenz bzw. relativen Ausgangsträgerpegel an. Man erkennt aus dem Diagramm nach F i g. 5, daß gemeinsam für alle Mehrfachträgergruppen eine Bezugspilotfrequenz Pc vorgesehen ist; eine Pilotfrequenz Pl gehört zu einer Trägergruppe 1, 2, 3 und 4; eine Pilotfrequenz P 2 gehört zu einer Trägergruppe 5, 6, 7 und 8; eine Pilotfrequenz P 3 gehört zu einer Trägergruppe 9,10, 11 und 12; eine Pilotfrequenz P 4 gehört zu einer Trägergruppe 13, 14 und 15; und eine Pilotfrequenz P 5 gehört zu einer Trägergruppe 16, 17 und 18.

Dieses Diagramm zeigt eine Anordnungsweise, in der eine Pilotgruppe (Pl, P 2, P 4 und P 5), die aus jeweils mindestens einer Pilotfrequenz für jede Trägergruppe besteht, in einem Frequenzband verteilt ist, cjas der gemeinsamen Bezugspilotfrequenz Pc viel näher als jede Trägergruppe liegt. Durch eine Frequenzverteilung der Pilotgruppe und der Bezugspilotfrequenz nahe beieinander wird es einfacher, die Trägerfrequenzen vor Aussiebung aus der Ausgangssignalgruppe zu schwächen oder zu verstärken. Es kann auch ein genauer Pegelvergleich zwischen einer Pilotfrequenz und der Be^ugspilotfrequenz erfolgen, der beispielsweise durch eine Vergrößerung bzw. Verminderung des Verstärkungsgrades eines Verstärkers kaum beeinflußt werden kann; mit anderen Worten: Es läßt sich eine wirksame Pegelsteuerung erreichen. Zur Verminderung der zusätzlichen Verlustleistung müssen im Vergleich zu den anderen Trägerfrequenzen die Pegel der Pilotfrequenzen und der Bezugspilotfrequenzen möglichst klein gemacht werden. Deshalb können die Bandbreiten der Bandpaßfilter für die Pilotfrequenzen bzw. für die Bezugspilotfrequenz im Vergleich zu den Bandbreiten für die anderen Trägerfrequenzen genügend klein gemacht werden, wodurch der nachteilige Einfluß, der sich sonst bemerkbar machen würde, abgeschwächt wird. Auch in diesem Fall ist eine Verteilung der Pilotfrequenzen in ziemlicher Nähe der Bezugspilotfrequenz vorteilhaft, da die Betriebsweise einfach wird.

F i g. 6 zeigt die Baugruppen zur Erläuterung der Betriebsweise eines Nachrichtensystems, bei dem nach einer Ausführungsform der Erfindung eine Pegelsteuerung für die gemeinsame Verstärkung von Mehrfachträgergruppen erfolgt. In dem Blockschaltbild der Fig. 6 erkennt man die Ausgangsstationen bzw. Bodenstationen 31, 32, 33 und 34, die durch einen gegenseitigen Nachrichtenaustausch über den Raum eine Vielzahl von Nachrichtenstrecken bilden. Eine Satellitenrelaisstation 35 vermittelt den Nachrichtenaustausch zwischen den Bodenstationen 31, 32, 33 und 34.

Alle Bodenstationen 31, 32, 33 und 34 sollen einen entsprechenden Schaltungsaufbau besitzen, derselbe

ίο ist nur für die beiden Bodenstationen 31 und 32 im einzelnen dargestellt.

In Fig. 6 erkennt man Modulatoren 36^4, 36B, 36 C; 37A, 375 und 37 C, die jeweils zur Modulation einer einzigen Trägerfrequenz einer Mehrkanalgruppe dienen, Pilotfrequenzgeneratoren 38 und 39 sowie Mischstufen 40 und 41 zur Überlagerung der Pilotfrequenz und der Mehrkanalträgerfrequenzen jeder Gruppe, damit sich beispielsweise das Pegelverhältnis nach F i g. 4 ergibt, und zur Einstellung eines bestimmten Pegelverhältnisses zwischen den Mehrfach trägerfrequenzen einer jeden Gruppe und mindestens einer Pilotfrequenz, die zu der Gruppe gehört, wobei diese Einstellung vor Eintritt in einen gemeinsamen Endverstärker erfolgt.

Ferner sind folgende Schaltkreise vorhanden: Sendeüberlagerungsoszillatoreri 42 und 43, Sendefrequenzwandler 44 und 45, einstellbare Dämpfungsglieder 46 und 47, Sendeendverstärker 48 und; 49, Sendeantennen 50 und 51, Empfangsantenneri 52,und, 53, Empfangsüberlagerungsoszillatoren 54 und 55, Empfangsfrequenzwandler 56 und 57, Zwischenfrequenzverstärker 58 und 59, Bezugspilot-Bandpaßfilter 60,61 Pilotfrequenz-Bandpaßfilter 62 und 63, fest eingestellte Dämpfungsglieder 64 und 65 zur Pegelangleichung je einer Pilotspannung an die Bezugspilotspannung jeweils vor Eingabe in eine Pegelvergleicherschaltung 66 bzw. 67, damit sich eine vorgegebene Pegeldifferenz zwischen der Pilotfrequenz und der Bezugspilotfrequenz einstellt. Die Vergleicherschaltungen 66 und 67 führen jeweils einen Pegelvergleich zwischen der erfaßten Pilotfrequenz der betreffenden Trägergruppe und der Bezugspilotfrequenz durch. Die jeweiligen Ausgangssignale der Pegelvergleicherschaltungen 66 und 67 werden auf die einstellbaren Dämpfungsglieder 46 bzw. 47 zurückgekoppelt. Diese einstellbaren Dämpfungsglieder dienen zur Erzielung eines Abgleichzustandes, wo die Pegeldifferenz zwischen den ausgesiebten Ausgangssignalen nahezu verschwindet.

Demodulatoren 68A, 68B, 68C; 69A, 69B und 69 C dienen jeweils >zur Demodulation einer Trägerfrequenz einer Trägergruppe.

Die Relaisstation 35 umfaßt folgende Baugruppen: Eine Empfangsantenne 70, einen Frequenzwandler 71, einen Empfangsüberlagerungsoszillator 72, einen Zwischenfrequenzverstärker 73, einen Sendefrequenzwandler 74, einen Sendeüberlagerungsoszillator 76, einen Bezugspilotfrequenzgenerator 77, wodurch die Bezugspilotfrequenz mit einem solchen Pegel und einer solchen Frequenzlage in das Übertragungsband eingefügt wird, daß sie zu den anderen Trägerfrequenzen beispielsweise eine Beziehung nach F i g. 5 einnimmt, einen gemeinsamen Endverstärker mit einer nichtlinearen Eingangs-Ausgangs-Verstärkerkennlinie nach F i g. 1 und eine Sendeantenne 79. Die Bodenstation 32 empfängt von einer entfernten Bodenstation 31 eine Mehrfachträgerfrequenzgruppe und gleichzeitig sowohl die Pilotfrequenzen

(jeweils mindestens eine), die von der eigenen Station 32 ausgesandt sind, und auch die von der Relaisstation ausgesandte Bezugspilotfrequenz, so daß das einstellbare Dämpfungsglied 46 auf der Sendeseite der betreffenden Bodenstation durch ein Signal gesteuert wird, das man durch Pegelvergleich zwischen der Pilotfrequenz und der Bezugspilotfrequenz erhält. Diese Steuerung erfolgt in der Weise, daß das Pegelverhältnis zwischen der Bezugspilotfrequenz und der von der betreffenden Bodenstation ausgehenden Pilotfrequenz konstant gehalten wird. Die Sendepegelsteuerung der Bodenstation 31 erfolgt in genau gleicher Weise.

Auf diese Weise können alle Bodenstationen, die über die Relaisstation 35 Nachrichten austauschen, ihren Sendepegel durch Pegelvergleich zwischen der für alle Bodenstationen gemeinsamen Bezugspilotfrequenz und der jeweiligen Pilotfrequenz steuern. Dadurch erhält man auf der Ausgangsseite des gemeinsamen Verstärkers 78 mit nichtlinearer Kennlinie der Relaisstation Mehrfachträgergruppen mit bestimmtem Pegelverhältnis, so daß ein störungsfreier Nachrichtendienst aufrechterhalten werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche: *5

1. Mehrfachfrequenz-Satellitennachrichtenübertragungssystem mit mehreren Bodenstationen, denen jeweils ein Ausschnitt des Betriebsfrequenzbandes des Systems zugeordnet ist und die jeweils neben einer Trägergruppe eine Pilotfrequenz aussenden, und mit einer Satellitenrelaisstation, die einen Breitbandverstärker zur gemeinsamen Verstärkung und Wiederaussendung sämtlicher Trägergruppen aller Bodenstationen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Satellitenrelaisstation eine Bezugspilotfrequenz dem Nachrichtenband zugesetzt wird und daß in jeder Bodenstation eine Amplitudensteuerung der auszusendenden Trägergruppe vor dem Sendeendverstärker auf Grund einer Steuerspannung erfolgt, die durch Vergleich der in der betreffenden Bodenstation empfangenen eigenen Pilotenfrequenz mit der Bezugspilotfrequenz gewonnen ist.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bodenstation (z. B. 31) im Empfangsteil Trennkreise (61, 63) für die Bezugspilotfrequenz und für die von der betreffenden Bodenstation ausgestrahlte Pilotfrequenz sowie eine Pegelvergleicherschaltung (67) zum Vergleich der Pegel der genannten Pilotfrequenzen enthält und daß ein einstellbares Dämpfungsglied (47) der Sendeseite der betreffenden Bodenstation an die Pegelyergleicherschaltungen (67) angeschlossen ist, wobei die Dämpfung entsprechend dem jeweiligen Vergleicherausgangssignal gesteuert wird. -

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen