DE1933882A1

DE1933882A1 - Schaltungsanordnung fuer Richtfunk-Relaisstellen zum Einfuegen einer oder mehrerer Nachrichten in einen oder mehrere freie Kanaele eines zwischenfrequenten Frequenzmultiplexsignales

Info

Publication number: DE1933882A1
Application number: DE19691933882
Authority: DE
Inventors: Lyon Zeno Garland
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-07-03
Publication date: 1970-01-08
Also published as: DE1933882B2; GB1266704A; JPS504087B1; FR2012419A1; BE735709A; US3546383A

Description

Dipl.-Phys. Leo Thul

Patentanwalt I CiOO-Q O 4

Stuttgart - Feuerbach
Kurze Straße 8

Z.G. Lyon 7 ■

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION., 320 Park Avenue,

NEW YORK 22, N.Y., USA.

Schaχtungsanordnung für Richtfunk-Relaisstellen zum Einfügen einer oder mehrerer Nachrichten in einen oder mehrere freie Kanäle eines zwlschenfrequenten Prequenzmultiplexsignales

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für. Richtfunk-Relaisstellen zum Einfügen einer oder mehrerer Nachrichten in einen oder mehrere freie Kanäle eines zwischenfrequenten Prequenzmultiplexsignales.

Bei der Frequenzmultiplex-Übertragung über eine oder mehrere Relaisstellen und über große Entfernungen 'ergab sich- bisher durch die wiederholte Demodulation und Wiedermodulation eine unzulässige Erhöhung der Verzerrung des übertragenen Signales. Aus diesem Grunde kamen bei Frequenzmultiplexsystemen die zwischenfrequenzgekoppelten Relaisstellen zunehmend zum Zuge. ,Bei diesen Relaisstellen ist das Zwischenfreqüenzsignal des Empfängers direkt mit dem zwischenfrequenten Eingang des Senders gekoppelt, ohne daß eine Demodulation und Wiedermodulation des Basisbandes vorgenommen wird. Wenn jedoch die Notwendigkeit entsteht, bei einer Relaisstelle Signalkanäle abzuzweigen und einzufügen, so war es allgemein üblich, das ganze Videosignal mit der begleitenden Verzerrung zu demodulieren und wieder zu modulieren. Bei diesem Demodulations- und WiedermodulationsVorgang ergibt sich die grundsätzliche Schwierigkeit aus derNichtlinearität des Demodulators und des Modulators. In der gegenwärtigen Praxis entspricht die Verzerrung dieser Stufen bei Mes-

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sungen mit äquivalenter Rauschbelastung einem Geräuschabstand von 60 dB. ·

"Das deutsche Patent 1 258 925 beschreibt ein System, weiches die Möglichkeit bietet, Kanäle abzuzweigen und-einzufügen und dennoch die Verzerrungen des Signales, die bei den bisherigen Anordnungen aufgrund des Demodulations- und Wiedermodulationsvorganges auftraten, eliminiert. Das beschriebene System ver-- , wendet einen Phasendetektor oder Vergleichsstufe, die an den Ausgang des Empfängers gekoppelt ist und einen frequenzmodulierbaren Oszillator, der an den Sender und auch an den zweiten Eingang der Phasenvergleichsstufe angeschlossen ist.. Der Ausgang der Phasenvergleichsstufe liefert ein dem Basisband des empfangenen Signales proportionales Signal, welches dem frequenzmodulierbaren Oszillator als Nachstimmsignal derart zugeführt wird, •daß das Ausgangssignal des frequenzmodulierbaren Oszillators dem vom ^Empfänger kommenden Eingangssignal der Phasenvergxeichsstufe folgt. In die Gegenkopplungsschleife vom Ausgang der Phasenvergleichsstufe zum frequenzsteuernden Element des frequenzmodulierbaren Oszillators ist eine Bandsperre eingefügt, welche alle Kanäle des Basisbandes des empfangenen Signales durchläßt, die nicht an der Relaisstelle abgezweigt werden sollen. Die" abgezweigten Kanäle können dem Ausgang der Phasenvergleichsstufe entnommen werden, bevor dieser der Bandsperre zugeführt wird. Obwohl das System nach dem oben genannten Patent unter gewisser; Umständen zufriedenstellend arbeitet, ergab es sich, daß es Gelegenheiten gibt, bei denen !Instabilitäten in der Gegenkopp lungsschaltung auftreten können. Dies rührt von der Tatsache her, daß die äquivalente Phasenverschiebung der offenen Regelschleife vom Ausgang der Phasenvergleichsstufe zum Eingang des ' frequenzmodulierbaren Oszillators immer mindestens 90° nacheilend ist. Das zugefügte Filter,.d.h. die Bandsperre, verursacht jedesmal Iftistabilitäten, wenn dieses Filter eine nacheilende Phasenverschiebung bis 90 erzeugt, wobei die Verstärkung der offenen Schleife eins oder größer ist. Eine Möglichkeit dieser Unstabilität wird ersichtlich, wenn betrachtet wird, daß das Filter in der Gegenkopplungssohleife bej. einer breiten Amplitudenkennlinie eine breite Phasenkennlinie haben muß. Daher gibt es bestimmte Bedingungen, die Unstabilität in der ReIaIs-

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. ste±lenanordnung nach dem oben angegebenen Patent verursachen.

Das amerikanische Patent 3 201 69I bezieht sich auf eine Relaisstelle, wexche die Möglichkeit bietet Kanäle abzuzweigen und einzufügen, bei der die Vorteile der Anordnung nach dem deutschen Patent 1 258 925 beibehalten, aber die Möglichkeit zur Unstabilität eliminiert werden. In der Anordnung nach dem .amerikanischen Patent-3 201 69I sind mehrere wahlweise anwendbare Einrichtungen zur Vermeidung der Unstabilität der Anordnung nach dem deutschen Patent 128 925 vorgesehen, welche im wesentlichen zwei Wege enthalten, von denen einer Frequenzkanäle zur Signaleinfügung sperrt und von denen der andere die gesperrten Signalkanäle durchläßt. Diese beiden Wege enthalten Jeweils einen frequenzmodulierbaren Oszillator und die Ausgänge dieser Oszillatoren sind frequenzmäßig in einer Mischstufe vereinigt. Der Ausgang der Mitschstufe bildet einen Eingang einer Phaseiivergle ichss tuf e, deren anderer Eingang durch den Ausgang des Empfängers dargestellt wird. Die einzufügenden Frequenzkanäle sind an einen oder die Wege dieses Zweiwegsystems, oder direkt an den resultierenden Ausgang, oder einen der frequenzmodulierbaren Oszillatoren, in welchen die Frequenzkanäle durch die Bandsperre gesperrt wurden, angeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine Relaisstelle eines Frequenzmultiplex-Nachrichtensystems vorzusehen, welche die Vorteile der Anordnung nach dem deutschen Patent 1 258 925 aufweist und bei der deren Nachteile vermieden werden.

Eine andere Aufgabe besteht darin, eine andere Schaltung zur Kanaleinfügung als in dem amerikanischen Patent 3 201 69I beschrieben, vorzusehen, welche dieselben Vorteile aufweist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischstufe vorgesehen ist, der das Prequenzmultiplexsignal und die Frequenz eines ersten Trequenzmodulierbaren Oszillators zugeführt wird, daß eine Phasenvergleichsstufe vorgesehen ist, die das Ausgangssignal der Mis einstufe und das Ausgangssignal eines zweiten Oszillators, dessen Frequenz mit der oder den einzu-

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fügenden Nachrichten einer Nachrichtenquelle moduliert ist, erhält/ daß die von der Phasenvergleichsstufe erzeugte Regelspannung an den ersten Oszillator direkt und an den zweiten Oszillator über eine Bandsperre gelangt, und daß das. Ausgangssignal· der Schaltungsanordnung wahlweise dem zweiten Oszillator oder der Mischstufe entnommen werden kann. . ■

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Relaisstelle wird nachstehend anhand eines Blockschaltbildes beschrieben.

Das Blockschaltbild veranschaulicht ein Frequenzmultiplex-Ubertragungssystem, welches eine Schaltungsanordnung zur Kanaleinfügung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält. Obwohl die Beschreibung sich auf ein Prequenzmultiplexsystem bezieht, ist jedoch zu beachten, daß jedes' zusammengesetzte Signal, welches eine Vielzahl bestimmter Frequenzabschnitte aufweist, von der Relaisstelle und insbesondere von der Kanaleinfügungsschaltung gernäß dieser Erfindung verarbeitet werden kann.■ Das Basisband eines Frequenzmultiplexsystems ist ein Multiplexsignal, welches die üblichen Merkmale für Frequenzmultiplexanordnungen, nämlich eine Vielzahl von Unterträgersignalen aufweist, die voneinander getrennt sind, um Signalkanäle vorzusehen, von denen jeder Unterträger mit der zu übertragenden Nachricht frequenzmoduliert ist. Das frequenzumgesetzte Basisband kann durch Frequenzmodulation eines Hochfrequenzträgers ausgestrahlt werden. Z.B. kann ein Basisbandsignal vorgesehen sein, welches einen oder mehrere freie Kanäle enthält, oder vollständig mit frequenzmodulierten Kanälen belegt ist. Zwischen der Endstelle 1 und der Endstelle 2 ist eine Relaisstelle 3 eingefügt, die für bestimmte Fälle eine Abzweig-Relaisstelle sein kann, welche Nachrichtensignale sendet und empfängt, die innerhalb der Endstellen 1 und 2 einen Winkel mit dem Ausbreitungsweg bilden. Die Relaisstelle 3 kann auch Signale erzeugen, die eine Nachrichtenübertragung zwischen der Relaisstelle 3 und der Endstelle 2 ermöglichen. Wenn demnach die Kanal-Sperrschaltung in Betrieb ist, kann der gesperrte Kanal (Kanäle) der Eingang zu der Sendestufe des Relaisstellensenders und die Kanalquelle der Kanal-Einfügungssehaltung 7 der Ausgang des Relaisstellenempfängers oder die örtlich erzeugte Quelle von Signalen sein, die zur Endstelle 2 übertragen werden sollen.

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Es sei darauf hingewiesen, daß das oben beschriebene Nachrichtensystem sich nur als Beispiel anführen läßt, wenn die Endstellen 1 und 2 Relaisstellen sein können, welche dieselben Einrichtungen enthalten, w.le die Relaisstelle 3· Es können auch mehr Relaisstellen zwischen der Endstelle 1 und der Relaisstelle 3, oder zwischen der Relaissteile 3 und der Endstelle 2 eingefügt sein. Ferner ist aus Gründen der Vereinfachung das Übertragungssystem als Einwegverbindung dargestellt. Es ist augenscheinlich, daß eine Zweiwegverbindung zwischen den Endsteilen 1 und 2 über die Relaisstelle 3 erhalten werden kann, indem über die Relaisstelle 3 .zwischen den Endstellen 1 und 2 ein zweiter Übertragungsweg vorgesehen wird, der die geeignete Verdopplung der notwendigen Einrichtungen zur Durchfuhrung der Zweiwegübertragung aufweist.

Zur Beschreibung der Relaisstelle 3 sei ausgeführt, daß der Empfänger 8 die Multiplexsignale von der Endstelle 1 empfängt und der Sender 9 die Multiplexsignale von der Relaisstelle 3 zur Endstelle 2 überträgt. Der Empfänger ist durch eine Antenne 10 und einen Hochfrequenzverstärker 11 dargestellt, der an eine Mischstufe 12 angeschlossen ist, weiche in Zusammenarbeit mit dem Oszillator 13 eine zwischenfrequente Version des empfangenen Multiplex-Hochfrequenzsignales erzeugt, die an den Zwischenfrequenzverstärker 14 gelangt.-Der Sender ist dadurch dargestellt, daß dieser eine Mischstufe 15 und einen Oszillator l6 enthält, die zusammenarbeiten, um das Zwischenfrequenzsignal der Schaltungsanordnung 7 in den Hochfrequenzbereich zu bringen, welches an den Hochfrequenzverstärker 17 und somit an die Antenne l8 zur Übertragung zur Endstelle 2 gelangt.

Der Eingang zur Schaltung 7 hat den Frequenzgang nach der Kurve 19, der um eine Mittenfrequenz t_Q, die dem Zwischenfrequenz-' träger f₂ aufmoduliert ist, einen oder mehrere-Kanäle freihält. Der Frequenzgang I9 kann zustande kommen, wenn die Endstelle 1 ein'.Signal überträgt, in dem alle Frequenzkanäle belegt sind und in der Relaisstelle 3 ein oder mehrere Kanäle abgezweigt werden müssen. Wenn demnach der Schalter -21 in die andere Lage gebracht wird, tritt die Kanalsperrschaltung 4 in Tätigkeit, um nur einen oder mehrere Kanäle mit der Mittenfrequenz f₀ für

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eine örtliche Verwendung oder für die Aufschaltung auf den Sender einer Abzweigrelaisstelle zu sperren. Ausfuhrungsbeispiele der Kanalsperrschaltung 4 sind in dem amerikanischen Patent 3 201 691 beschrieben. ..-■'"'..-

Andererseits kann der Frequenzgang nach der Kurve I9 hergestellt werden, wenn die Endstelle'1 ein Basisbandsignal überträgt, welches um die Mittenfrequenz f bereits einen oder mehrere freie Kanäle aufweist. Wenn diese Art von Signal vorliegt, befindet sich der Schalter 21 in der gezeichneten Stellung, so daß das Zwischenfrequenzsignal vom Verstärker 14 direkt an den Eingang der Schaltung 7> die den Basisbandfrequenzgang I9 aufweist, gelangt.

Die Schaltung 7 enthält eine Mischstufe 25, die an den Schal-ter 21 zur Aufnahme des Basisbandsignales mit der Trägerfrequenz fp und dem Modulationsfrequenzgang nach der Kurve I9- angeschlossen ist. Den anderen Eingang liefert der frequenzmodulierbare Oszillator 26 mit der Frequenz f-, . Der Ausgang der Mischstufe 25 mit der Zwischenfrequenz f. —-fV.+ fo (oberes Seitenband) gelangt an die Phasenvergleichsstufe 27* die das andere Eingangssignal von dem frequenzmodulierbaren Oszillator 28 erhält. Die unmodulierte Mittenfrequenz des Oszillators 28 beträgt f. = f, + fg. Es sollte an dieser. Stelle darauf hingewiesen werden, daß f. auch gleich f-, - fp, d.h. der Ausgang, der Mischstufe 25 mit dem unteren Seitenband sein kann. Die Phasenvergleichsstufe 27 liefert ein Fehlersignal, welches in Wirklichkeit das Basisband der Relaisstelle ist, wobei der Frequenzmultiplexeingang den Frequenzgang I9 und die Signale aufweist, die in den freien Kanal (Kanäle) eingefügt sind. Dieses Regelsignal wird dem Leistungsteiler, der Hybridschaltung,29 zugeführt, sodaß das Modulations- oder Basisbandsignal an den-Oszillator 26 zu dessen Frequenzmodulation direkt und anöden Oszillator 28 über eine Bandsperre 30 mit der Durchlaßkurve 31 gelangt, die jedes Signal sperrt, welches innerhalb der freien Kanäle liegen kann. Das Signal, welches in den oder die freien Kanäle des Zwischenfrequenz-Eingangssignales der Mischstufe 25· eingefügt werden sollen, liefert die Quelle 6. -Der"Signalaus-.

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gang der Quelle 6 ist über einen Bandpaß 32 angeschlossen, der gegenüber der Durchlaßkurve j51 der Bandsperre JO-komplementär verlaufende Durchlaßkurve 33 hat. Der Ausgang des Filters 32 ist an den Oszillator 28 zur Frequenzmodulation angeschlossen, um die freien Kanäle, die in dem Eingangssignal der Mischstufe enthalten sind, aufzufüllen*

Die Wirkungsweise der Kanaleinfügungsschaltung 7 läßt sich wie folgt beschreiben. Wenn die Quelle 6 kein Ausgangssignal abgibt, bleibt die Stabilität der phasengeregelten Schleife auch dann erhalten, wenn die Bandsperre 30 über die Hybridschaltung. an den Oszillator 28 angeschlossen ist, da das Regelsignal von der Phasenvergleichsstufe 27 den Oszillator 26 frequenzmodu liert und einen Frequenzgang, wie das Basisband f. am Ausgang der Mischstufe 25 hat, der durch den punktierten Teil 34 der Kennlinie 35 veranschaulicht ist. Wenn demnach ähnliche Eingangssignale an die Phasenvergleichsschaltung 27 gelangen, wird das System seine Stabilität erhalten, weil die Bandsperre bei ■ der Aufrechterhaltung des eingeregelten Zustandes der Regelschleife keine Rolle spielt und weil bei der Abwesenheit eines Ausgangssignales der Quelle 6 keine Energie in den freien Kanälen auftritt. Wenn die Quelle 6 ein Ausgangssignal liefert, so wird der frequenzmodulierbare Oszillator 28 innerhalb der freien Kanäle frequenzmoduliert und gibt an die Phasenvergleichsstufe 27 ein Eingangssignal ab, welches beim Vergleich mit dem Ausgangssignal der Mischstufe 25 ein Basisbandsignal erzeugt, das innerhalb der freien Kanäle des Frequenzganges I9 Energie aufweist. Dieses Regelsignal wird dann der Hybridschaltung 29 zugeführt, von der ein Ausgang an die Bandsperre 30 angeschlossen ist, tun Modulation in den freien Kanälen zu beseitigen, damit neue Nachrichtensignale von der Quelle 6 darin eingefügt werden können. Darüberhinaus frequenzmoduliert das vollmodulierte Bas is bands ignal den Oszillator 26, der am Ausgang der * Mischstufe 25 ein vollmaduliertes Signal, wie es die Kurve 35 zeigt, liefert. Diese ist im wesentlichen dem Ausgangssignal des Oszillators 28 gleich, was die Bedingung fur den eingeregelten Zustand der Regelschleife darstellt und diese wird im eingeregelten Zustand verbleiben, so daß das Ausgangssignal dem

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Eingangssignal der Mischstufe 25 mit der zusätzlichen Information von der Quelle 6 folgen wird. .

Das Basisbandsignal, welches das der Mischstufe 25 zugeführte ursprüngliche Prequenzmultiplexsignal und das eingefügte Signal am Ausgang des Oszillators 28 enthält, kann durch den Schalter J>6, wenn sich dieser in der gezeichneten Stellung befindet, der Mischstufe 15 zugeführt werden. Dasselbe Basisbandsignal ist auch am Ausgang der Mischstufe 25 vorhanden. Wenn demnach der Schalter ^>6 in die andere Stellung gebracht wird, wird der Eingang zur Mischstufe 15 vom Ausgang.der Mischstufe 25 getrennt.

Um zusammenzufassen, beinhaltet das Fehlersignal am Ausgang der vergleichsschaltung 27 die Frequenzabweichung und die Verzerrung der beiden zügeführten Frequenzsignale. Es wird dem Oszillator 26 von der Hybridschaltung 29 direkt und dem Oszillator 28 durch das Filter 30 zugeführt, um ein Signal zur Modulation des Senders, nämlich das Basisband mit dem der Mischstufe zugeführten Multiplexsignal mit dem Frequenzgang nach der Kurve 19 und dem aus der Quelle 6 dem Oszillator zugeführten eingefügten Signal zu erhalten* Mit dieser Anordnung arbeitet das System im wesentlichen als Relaisstation mit direkt gekoppelter Zwischenfrequenz, da der Sender-Zwischenfrequenzträger hinsichtlich der Frequenzabweichung und der Verzerrung mit dem Empfänger-Zwischenfrequenzträger in Übereinstimmung gebracht und außerdem die erwünschte Kanaleinfügung zur Ausfüllung der freien Kanäle des Empfänger-Zwischenfrequenzträgers bewirkt wird. ' '- ■'..■■.-" : :"^; .-■"'" - ■ .." v

Die beschriebene Relaisstellenanordnung hat den Vorteil, physikalisch einfach und wirtschaftlich zu sein, da Demodulatoren und Modulatoren auf Basisbandebene eliminiert sind und ferner den Vorteil, so gut als verzerrungsfrei zu sein. Die Tatsache, daw die Relaisstelle gemäß dieser Erfindung keine Verzerrungen Verursacht, beruht darauf, daß die Niehtlinearität der Modulationskennlinie des frequenzmodulierbaren Oszillators durch die

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beiden Schleifenwege und die Schleifenverstärkung der Phasenvergleichsschaltung vermindert wird. Aufgrund der komplementären Durchlaßkurven des Bandpasses und der Bandsperre und da das ganze Basisbandsignal für den Vergleich herangezogen wird, kann ohne UnStabilitäten eine sehr hohe Schleifenverstärkung verwendet werden.

1 Patentanspruch

1 Blatt Zeichnung mit 1 Figur

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Claims

Z. G. Lyon 7 if, ■ Patentanspruch Schaltungsanordnung für Richtfunk-Relaisstellen zum Einfügen einer oder mehrerer Nachrichten in einen oder mehrere freie Kanäle eines zwischenfrequenten FrequenzmuLtiplexsignales, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischstufe (25) vorgesehen ist, der das Frequenzmultiplexsignal (f2) und die Frequenz Cf1 eines ersten frequenzmodulierbaren Oszillators (26), zugeführt wird, daß eine Phasenvergleichsstufe (27) vorgesehen ist, die das Ausgangssignal der Mischstufe (25)und das Ausgangssignal eines zweiten Oszillators (28), dessen Frequenz (f. = f* + fp) mit der oder den einzufügenden Nachrichten einer Nachrichtenquelle (6) moduliert ist, erhält, daß die von der Phasenvergleichsstufe (27) erzeugte Regelspannung an den ersten Oszillator (26) direkt und an den zweiten Oszillator (28) über eine Bandsperre (30) gelangt, und daß das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung (7) wahlweise dem zweiten Oszillator (28) oder der Mischstufe (25) entnommen werden kann.

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