DE1591194C

DE1591194C - Diversity reception system

Info

Publication number: DE1591194C
Authority: DE
Inventors: Heyward Arthur Ridgewood N J French (VSt A)
Original assignee: International Standard Electric Corp , New York NY (V St A )
Publication date: 1971-05-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Empfangssystem mit Diversity-Zusammenschaltung der ZF-Ausgänge.The invention relates to a receiving system with diversity interconnection of the IF outputs.

Die Vorteile des Diversityempfanges zur Verminderung von Schwunderscheinungen sind allgemein bekannt, und es kann Raumdiversity, Frequenzdiversity, Zeitdiversity oder Winkeldiversity verwendet werden.The advantages of diversity reception for reducing shrinkage phenomena are general known, and it can use space diversity, frequency diversity, time diversity, or angle diversity will.

Empfangssysteme mit Diversity-Zusammenschaltung der ZF-Ausgänge verwenden als Grundelement eine Phasenvergleichsschaltung, um ein Steuersignal zu erzeugen, das der Phasendifferenz zwischen den getrennten Diversitysignalen proportional ist oder der Phasendifferenz zwischen jeweils einem Diversitysignal und der kombinierten Summe der getrennten Diversitysignale. Dieses Steuersignal wird verwendet, um wenigstens einen der örtlichen Signaloszillatoren so zu steuern und damit die Phasenbeziehung der Zwischenfrequenzsignale untereinander so zu ändern, daß die Zwischenfrequenzsignale in einer vorgegebenen Phasenbeziehung für eine phasenrichtige Kombination liegen.Reception systems with diversity interconnection of the IF outputs use as a basic element a phase comparison circuit to generate a control signal which is the phase difference between the separate diversity signals is proportional or the phase difference between each one diversity signal and the combined sum of the separated diversity signals. This control signal is used to control at least one of the local signal oscillators and thus the phase relationship of the To change intermediate frequency signals with each other so that the intermediate frequency signals in a predetermined Phase relationship for an in-phase combination.

Bei einem bekannten Empfangssystem mit Diversity-Zusammenschaltung der ZF-Ausgänge wird ein quarzgesteuerter Oszillator als gesteuerter örtlicher Oszillator verwendet. Es ist jedoch festgestellt worden, daß solch ein quarzgesteuerter Oszillator mit einer Frequenzstabilität 10⁵ bis 10^e in der Frequenz nur um einen sehr geringen Betrag nachgezogen werden kann. Zum Beispiel kann der Nachziehbereich des örtlichen Oszillators in der Größenordnung von ± 20 kHz liegen. Dieser relativ begrenzte Frequenznachziehbereich begrenzt den Phasennachziehbereich für dieses Empfangssystem. Eine solche Anordnung ist kaum anwendbar für eine genaue Phasensteuerung von troposphärischen Streusignalen, da dabei die zu kombinierenden Signale den Frequenznachziehbereich des Oszillators überschreiten. Die gewünschte Phasensteuerung der zu kombinierenden Signale wird so verhindert, und man erhält ein unwirksames Empfangssystem. In a known receiving system with diversity interconnection of the IF outputs, a quartz-controlled oscillator is used as the controlled local oscillator. It has been found, however, that such a crystal-controlled oscillator with a frequency stability of 10 ⁵ to 10 ^e in frequency can only be pulled up by a very small amount. For example, the tracking range of the local oscillator can be on the order of ± 20 kHz. This relatively limited frequency tracking range limits the phase tracking range for this receiving system. Such an arrangement can hardly be used for precise phase control of tropospheric scattered signals, since the signals to be combined exceed the frequency tracking range of the oscillator. The desired phase control of the signals to be combined is thus prevented, and an ineffective receiving system is obtained.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung zur Phasensteuerung besteht darin, daß der Nachziehbereich des quarzgesteuerten Oszillators durch eine Frequenzverschiebung der empfangenen Diversitysignale reduziert wird. Diese Reduzierung des Nachziehbereiches besteht darin, daß die automatische Phasensteuerschleife auch die Funktion einer automatischen Frequenzsteuerschleife ausführen muß. Another disadvantage of this known arrangement for phase control is that the tracking range of the crystal-controlled oscillator is reduced by a frequency shift of the received diversity signals. This reduction in the tracking range is that the automatic phase control loop must also perform the function of an automatic frequency control loop.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Diversity-Empfangssystem zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Anordnung vermeidet, also einen vergrößerten Nachziehbereich hat, um damit eine Phasennachstellung der Diversitysignale zu ermöglichen, die in der Phase um einen größeren Betrag voneinander abweichen, als der Frequenznachziehbereich des Quarzoszillators der bekannten Systeme korrigieren kann.The invention is based on the object of creating a diversity reception system that avoids the disadvantages of the known arrangement, that is to say one enlarged trailing range in order to enable a phase adjustment of the diversity signals that are in phase by a larger amount differ from each other than the frequency tracking range of the crystal oscillator of the known systems can correct.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß wenigstens einer einer Mehrzahl von Diversitysignal-Kanälen einem örtlichen Mischoszillator enthält, der aus einem quarzgesteuerten Oszillator und einem spannungsgesteuerten Oszillator aufgebaut ist, wobei der spannungsgesteuerte Oszillator am Ausgang des quarzgesteuerten Oszillators liegt.According to the invention, this is achieved in that at least one of a plurality of diversity signal channels contains a local mixer oscillator which is composed of a quartz-controlled oscillator and a voltage-controlled oscillator, wherein the voltage-controlled oscillator is at the output of the crystal-controlled oscillator.

Das in bekannter Weise erzeugte Phasensteuersignal wird dabei jeden der beiden genannten, in Reihe geschalteten Oszillatoren zugeführt.The phase control signal generated in a known manner is each of the two mentioned, in Series connected oscillators supplied.

Zweckmäßig weist jeder Diversity-EmpfangskanalEach diversity reception channel expediently has

einen kristallgesteuerten Oszillator und einen spannungsgesteuerten Oszillator auf, die zusammen den örtlichen Oszillator für den zugeordneten Kanal bilden. Die Phasensteuermittel in der Form eines Phasenvergleichers erzeugen ein Phasensteuersignal, das bei zwei Kanälen proportional der Phasendifferenz zwischen den Zwischenfrequenzsignalen der beiden Kanäle ist und bei mehr als zwei Kanälen proportional der Phasendifferenz zwischen dem zugehörigena crystal controlled oscillator and a voltage controlled one Oscillator, which together form the local oscillator for the assigned channel. The phase control means in the form of a phase comparator generate a phase control signal which with two channels proportional to the phase difference between the intermediate frequency signals of the two Channels is and, if there are more than two channels, proportional to the phase difference between the associated one

ίο Zwischenfrequenzsignal und dem kombinierten Zwischenfrequenzsignal. ίο intermediate frequency signal and the combined intermediate frequency signal.

Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings. It shows

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführung eines Diversity-Empfangssystems,F i g. 1 is a block diagram of an embodiment of a Diversity reception system,

F i g. 2 eine Vorausschaulichung zur Vergrößerung des Nachziehbereiches, die bei der Ausführung nach der Erfindung erreicht wird,F i g. 2 a preview of the enlargement of the trailing area, which was carried out after the invention is achieved,

ao F i g. 3 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführung eines Empfangssystems,ao F i g. 3 is a block diagram of another embodiment a receiving system,

F i g. 4 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführung eines Empfangssystems nach der Erfindung.
In der Fig. 1 ist ein Diversity-Empfangssystem nach der Erfindung dargestellt, das zwei Diversitysignalkanäle 1 und 1 η aufweist. Jeder dieser Kanäle enthält eine Diversitysignalquelle 2, 2 η in Form der Empfängereingangsstufe, einen Mischer 3, 3n und einem Zwischenfrequenz-Verstärker 4, An. Der Mischer 3 des Kanals 1 ist mit dem spannungsgesteuerten örtlichen Oszillator 5 verbunden, der so nachgeregelt wird, daß die Mittenfrequenz der Zwischenfrequenz in beiden Kanälen gleich ist.F i g. 4 is a block diagram of a further embodiment of a receiving system according to the invention.
1 shows a diversity reception system according to the invention, which has two diversity signal channels 1 and 1 η . Each of these channels contains a diversity signal source 2, 2η in the form of the receiver input stage, a mixer 3, 3n and an intermediate frequency amplifier 4, An. The mixer 3 of channel 1 is connected to the voltage-controlled local oscillator 5, which is readjusted so that the center frequency of the intermediate frequency is the same in both channels.

Die Ausgänge der Kanäle 1 und 1 η sind mit einem Phasensteuerkreis verbunden, der den Oszillator 5 beeinflußt. Der Phasensteuerkreis ist als Phasenvergleicher 6 dargestellt, der Mittel zur Erzeugung eines Steuersignals enthält, das proportional zur Phasenverschiebung zwischen den Zwischenfrequenzsignalen an den Ausgängen der Verstärker 4 und An ist. Der örtliche Oszillator 5 enthält einen quarzgesteuerten Oszillator 7 mit einem Vervielfacher, an den ein spannungsgesteuerter Oszillator 8 angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal über einen entsprechenden Vervielfacher 9 das örtliche Oszillatorsignal an den Mischer 3 ergibt. In der Darstellung nach F i g. 1 ist angenommen, daß der örtliche Signaloszillator für den Kanal In ein Oszillator 14 für eine feste Frequenz mit Vervielfacher ist. The outputs of channels 1 and 1 η are connected to a phase control circuit which influences the oscillator 5. The phase control circuit is shown as a phase comparator 6 which contains means for generating a control signal which is proportional to the phase shift between the intermediate frequency signals at the outputs of the amplifiers 4 and An . The local oscillator 5 contains a quartz-controlled oscillator 7 with a multiplier to which a voltage-controlled oscillator 8 is connected, the output signal of which gives the local oscillator signal to the mixer 3 via a corresponding multiplier 9. In the illustration according to FIG. 1 it is assumed that the local signal oscillator for channel In is a fixed frequency oscillator 14 with a multiplier.

Das Steuersignal von dem Phasenvergleicher 6 wird über einen Tiefpaß 10 an den quarzgesteuerten Oszillator angelegt und über einen Hochpaß 11 an den spannungsgesteuerten Oszillator 8. Der quarzgesteuerte Oszillator 7, der mit geringer Leistung arbeitet,The control signal from the phase comparator 6 becomes applied via a low-pass filter 10 to the quartz-controlled oscillator and via a high-pass filter 11 to the voltage-controlled oscillator 8. The crystal-controlled oscillator 7, which works with low power, synchronisiert den spannungsgesteuerten Oszillator 8. Das Phasensteuersignal stellt die Frequenz und damit die Phase sowohl des quarzgesteuerten Oszillators 7 als auch des spannungsgesteuerten Oszillators 8 nach. Der Tiefpaß 10 hat die Aufgabe, nur Änderungen dessynchronizes the voltage controlled oscillator 8. The phase control signal sets the frequency and thus the phase of both the quartz-controlled oscillator 7 and the voltage-controlled oscillator 8 according to. The low-pass filter 10 has the task of only changing the Steuersignals mit geringer Frequenz von dem'Vergleicher 6 durchzulassen und die Frequenz des Quarzoszillators nachzuregeln, während der Hochpaß 11 nur die Änderungen des Steuersignals mit hoher Frequenz vom Phasenvergleicher 6 durchläßt, um denTo let through the control signal with a low frequency from the comparator 6 and to readjust the frequency of the crystal oscillator, while the high-pass filter 11 only the changes in the control signal with high frequency from the phase comparator 6 passes to the spannungsgesteuerten Oszillator in der Phase zu modulieren. Unter diesen Bedingungen wird der spannungsgesteuerte Oszillator auf der Frequenz des Quarzoszillators mit der Genauigkeit des Quarzesto modulate voltage controlled oscillator in phase. Under these conditions, the voltage controlled oscillator is at the frequency of the Quartz oscillator with the accuracy of quartz

festgehalten und der spannungsgesteuerte Oszillator 8 wird durch das Steuersignal phasenmoduliert. Dadurch werden die Zwischenfrequenzen der Kanäle 1 und In in die gewünschte Phasenbeziehung gebracht.held and the voltage controlled oscillator 8 is phase modulated by the control signal. Through this the intermediate frequencies of channels 1 and In are brought into the desired phase relationship.

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, wird die gesamte Ausdehnung des Nachziehbereiches für den Empfänger, d. h. der Bereich, in dem die Diversitysignale durch den örtlichen Oszillator 5 und den Phasenvergleich.^ 6 in die gewünschte Phasenbeziehung gebracht werden können, gegenüber dem Nachziehbereich des Quarzoszillators allein dadurch vergrößert, daß der spannungsgesteuerte Oszillator 8 durch das Steuersignal phasenmoduliert ist.As in Fig. 2 is shown, the entire extent of the trailing area for the recipient, d. H. the area in which the diversity signals by the local oscillator 5 and the phase comparison. ^ 6 can be brought into the desired phase relationship, compared to the trailing area of the crystal oscillator increased solely by the fact that the voltage-controlled oscillator 8 by the Control signal is phase modulated.

In der F i g. 2 ist mit 16 der Nachziehbereich des Quarzoszillators allein bezeichnet, mit 17 der Bereich der Phasenmodulation des spannungsgesteuerten Oszillators und mit 18 der vergrößerte gesamte Nachziehbereich. In FIG. 2 with 16 the trailing area of the crystal oscillator alone is designated, with 17 the area the phase modulation of the voltage-controlled oscillator and, at 18, the increased overall trailing range.

Das resultierende Signal des örtlichen Oszillators wird so* durch das Steuersignal vom Vergleicher 6 ao phasenmoduliert und ergibt die Voraussetzung für eine Empfangssignalkombinierung. Sobald die Phasenstarrheit erreicht ist, werden die Ausgangssignale der Verstärker 4 und 4 η an die Kombiniereinrichtung 12 angelegt, die das kombinierte Signal an den Demodulator des Empfängers abgibt.The resulting signal of the local oscillator is thus * by the control signal from the comparator 6 ao phase modulated and provides the prerequisite for a received signal combination. Once the live rigidity is reached, the output signals of the amplifiers 4 and 4 η to the combining device 12 applied, which outputs the combined signal to the demodulator of the receiver.

In der Fig. 3 ist ein Diversity-Empfangssystem dargestellt, das ähnlich der Anordnung in Fig. 1 ist. Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied besteht darin, daß der Kanal In statt des Festoszillators 14 (Fig. 1) ebenfalls einen steuerbaren Oszillator Sn aufweist der dem Oszillator 5 des Kanals 1 entspricht, ferner darin, daß der Phasenvergleicher 6 zwei symmetrische Steuersignale erzeugt. Wenn die Steuerspannung für den Oszillator 5 positiv ist, ist die Steuerspannung für den Oszillator Sn negativ und umgekehrt.FIG. 3 shows a diversity reception system which is similar to the arrangement in FIG. 1. The same elements are provided with the same reference symbols. The difference is that the channel In instead of the fixed oscillator 14 (FIG. 1) also has a controllable oscillator Sn which corresponds to the oscillator 5 of the channel 1, and also that the phase comparator 6 generates two symmetrical control signals. When the control voltage for the oscillator 5 is positive, the control voltage for the oscillator Sn is negative and vice versa.

Die Anordnung nach F i g. 3 hat gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 den Vorteil einer weiteren Verbreiterung des Nachziehbereichs.The arrangement according to FIG. 3 has the advantage of a further over the arrangement according to FIG Widening of the trailing area.

Die Anordnungen nach den F i g. 1 und 3 sind für Zweifach - Diversity - Empfangssysteme vorgesehen, können aber sinngemäß auch bei Vierfach-Diversity-Empfangssystemen verwendet werden, indem jeweils die Ausgangssignale von zwei Paaren von Diversity-Signalen gemäß den Prinzipien dieser Erfindung in der Phase nachgeregelt und kombiniert werden.The arrangements according to FIGS. 1 and 3 are intended for dual diversity reception systems, but can also be used in a corresponding manner in quadruple diversity receiving systems by in each case the output signals of two pairs of diversity signals according to the principles of this invention in FIG the phase can be readjusted and combined.

In der Fig. 4 ist ein weiteres Diversity-Empfangssystem unter Verwendung von örtlichen Oszillatoren 5 bis 5 η beschrieben, die genauso aufgebaut sind wie der örtliche Oszillator 5 in F i g. 1. Die Anordnung nach F i g. 4 ist für Diversitysysteme mit mehr als zwei Empfangskanälen geeignet. Jeder der Kanäle enthält wiederum eine Signalquelle 2 bis 2 n, einen Mischer 3 bis 3n, einen ZF-Verstärker 4 bis 4 η und einen ZF-Trennverstärker 13 bis 13 n. Die Ausgänge der Verstärker 13 sind an eine gemeinsame Leitung angelegt, auf der die ZF-Signale phasenrichtig kombiniert werden. Die Trennverstärker haben die Aufgabe, die einzelnen Kanalsignale, die an die Phasenvergleicher 6 bis 6 η angelegt werden, von dem kombinierten Ausgangssignal auf der Leitung 15 zu trennen.FIG. 4 describes a further diversity reception system using local oscillators 5 to 5 η, which are constructed in the same way as the local oscillator 5 in FIG. 1. The arrangement according to FIG. 4 is suitable for diversity systems with more than two reception channels. Each of the channels in turn contains a signal source 2 to 2 n, a mixer 3 to 3n, an IF amplifier 4 to 4 η and an IF isolating amplifier 13 to 13 n. The outputs of the amplifiers 13 are connected to a common line on which the IF signals are combined in the correct phase. The isolating amplifiers have the task of separating the individual channel signals that are applied to the phase comparators 6 to 6 η from the combined output signal on the line 15.

Die Phasenvergleicher 6 bis 6 η sind so angeschlossen, daß sie die Phase des ZF-Signals des zugehörigen Signals mit dem kombinierten ZF-Signal auf der Ausgangsleitung 15 vergleichen und ein Steuersignal erzeugen, das der Phasenbeziehung zwischen diesen beiden Signalen proportional ist. Die Steuersignale der Vergleicher 6 bis 6 η werden an die zugehörigen örtlichen Oszillatoren 5 bis 5 η angelegt und bewirken jeweils eine Nachsteuerung sowohl des Quarzoszillators als auch des spannungsgesteuerten Oszillators. Man erhält so die Vorteile gemäß der Erfindung, nämlich eine Vergrößerung des Ziehbereiches des Empfängers für eine Phasennachstellung gegenüber der Verwendung von Quarzoszillatoren allein.The phase comparators 6 to 6 η are connected so that they compare the phase of the IF signal of the associated signal with the combined IF signal on the output line 15 and generate a control signal which is proportional to the phase relationship between these two signals. The control signals of the comparators 6 to 6 η are applied to the associated local oscillators 5 to 5 η and each cause a readjustment of both the quartz oscillator and the voltage-controlled oscillator. The advantages according to the invention are thus obtained, namely an enlargement of the pulling range of the receiver for a phase adjustment compared to the use of quartz oscillators alone.

Claims

Patent claims:

1. Diversity reception system with a plurality of diversity channels, each with a local one Oscillator is assigned, with its output signal in a mixer an intermediate frequency signal is generated, and in which the intermediate frequency signals have the same frequency, with a phase control arrangement, which in the event of phase deviations in at least one of the oscillators emits a control signal to readjust it, and with an arrangement for in-phase combination of the intermediate frequency signals of all channels, characterized in that the oscillator (s) to be adjusted are each from the Series connection of a quartz-controlled oscillator (7) and a voltage-controlled oscillator (8) exists and that the control signal (s) of the phase control arrangement (s) (6) each to both the crystal-controlled oscillator and the voltage-controlled one Oscillator is (are) applied.

2. System according to claim 1, characterized in that the control signal is in each case to the quartz-controlled oscillator (7) via a low-pass filter (10) and to the voltage-controlled oscillator (8) is applied via a high pass (11).

1 sheet of drawings