DE1953207B2 - Frequenz-multiplex-uebertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Frequenz-Multiplex-Übertragungssystem mit einer Vielzahl von Kanälen für eine entsprechende Anzahl von Signalen, mit }° einer gleichen Anzahl von ersten Umsetzeinrichtungen, die die Signale in eine ZF-Lage umsetzen, mit einer zweiten Umsetzeinrichtung, die das an den Ausgängen der ersten Umsetzeinrichtungen vorhandene ZF-Band in eine HF-Lage bringt und einem Verstärker, der die zum Senden erforderliche Leistung bereitstellt.

Aus der US-PS 32 58 694 ist ein derartiges Übertragungssystem bekannt, bei dem der Pegel des ausgesendeten Seitenbandes auf einem optimalen Wert gehalten wird. Dies wird erreicht, in dem der Modulationsindex auf einen dafür richtigen Wert gesteuert wird. Hierdurch erreicht man nicht nur, daß das ausgesendete Seitenband einen maximalen Pegel aufweist, sondern auch, daß das zweite harmonische Seitenband und der unmodulierte Träger einen niedrigen Pegel aufweisen. Die Sendeleistung, die vom Leistungsverstärker geliefert wird, ist auf alle Kanäle des Multiplexsignals verteilt, unabhängig davon, ob diese Kanäle Modulation beinhalten oder nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Frequenz-Multiplex-Übertragungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, daß die modulierten Kanäle des Multiplexsignals mit der größtmöglichen Leistung aussendet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Palentanspruch 1 angegebenen Mitteln.

Eine Ausgestaltung der Erfindung für einen Diversitybetrieb ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Weitere Erläuterungen und Vorteile können der nachstehenden Beschreibung, die anhand einer Zeich- ^i)O nung eines Ausführungsbeispiels erfolgt, entnommen werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild, welches ein Ausführungsbeispiel eines Multiplexsystem;) gemäß der Erfindung darstellt,

F i g. 2 eine Darstellung des Multiplexsignals, welches zur Frequenzdiversityübertragung durch den in F i g. 1 dargestellten Sender verwendet werden kann.

In der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen sind bestimmte Frequenzen und Leistungswerte angegeben. Diese Werte dienen jedoch nur zum Zwecke der Erläuterung und es sei bemerkt, daß diese Werte verändert weiden können, um ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen Daten für andere Anwendungen und Systeme zu erreichen, welche das erfindungsgemäße Multiplexsystem verwenden.

Anhand der F i g. 1 soll das Multiplexsystem zuerst in bezug auf einen Frequenzdiversity-Nachrichtensender beschrieben werden. Dies kann erreicht werden, indem die Schalter 1, 2 und 3 in die gezeichneten Stellungen gebracht werden. Zum Zwecke der Erläuterung sind für die Kanäle 1 bis N einzelne Sprach- oder andere Nachrichtenkanäle vorgesehen, wobei in der Darstellung N gleich zwölf und dazu noch ein Dienstkanal vorgesehen ist. Die Signalquelle 4 liefert das Nachrichtensignal für den Kanal 1 und ähnliche Quellen liefern Nachrichtensignale für die Kanäle 2 bis 12. Das Dienstkanalsignal liefert die Quelle 5. Jeder dieser Kanäle ist an einen Karialmodulator 6 angeschlossen, der einen spannungsgesteuerten Oszillator 7 zur Frequenzmodulation der Mittenfrequenz des Oszillators durch das Nachrichtensignal enthält. Der Oszillator 7 jedes Modulators 6 ist derart eingerichtet, daß die Frequenzen, wie in Fig. 2 dargestellt, 140 kHz auseinanderliegend um 70MHz gruppiert sind, um so ein Frequenzmultiplexsignal im ZF-Bereich zu bilden. Der Ausgang jedes Oszillators 7 isi an einen steuerbaren Trennverstärker 8 angeschlossen, der durch ein Tor-Signal vom Ausgang des vom Nachrichtensignal betätigten Tor-Signalgenerators 9 gesteuert wird. Die Generatoren 9 sind an die zugehörigen Quellen 4 und die Quelle 5 angeschlossen um festzustellen, ob das Nachrichtensignal größer als ein gegebener Schwellwert ist und um anzuzeigen, ob im Falle der Sprachübertragung das Sprachsignal größer als ein positiver und kleiner als ein negativer Schwellwert ist. Unter diesen Bedingungen erzeugt der Generator 9 ein Tor-Signal für den Verstärker 8, um zuzulassen, daß das modulierte Zwischenfrequenzsignal der Addierstufe 10 zugeführt wird. Befindet sich andererseits das Nachrichtensignal zwischen den beiden Schwellwerten, dann gelangt kein Tor-Signal zum Verstärker 8, so daß das unmodulierte oder nicht aktive Zwischenfrequenzsignal des Oszillators 7 gesperrt wird und die Addierstufe 10 nicht erreichen kann.

Die Summe der um 70 MHz gruppierten frequenzmodulierten Signale gelangt von der Addierstufe 10 zum Leistungsaufteiler 11, der zwei Ausgänge aufweist, von denen einer, wie in F i g. 2 dargestellt, für den Frequenzdiversitybetrieb durch eine Mischstufe 12 und einen Oszillator 13 in der Frequenz um 2 MHz versetzt ist. Der Ausgang der Stufe 11 und der Ausgang der Mischstufe 12 (Der Ausgang für die versetzte Frequenz) werden in einer Addierstufe 14 addiert, um eine Kanalverteilung nach F i g. 2 zu bewirken, die dem Begrenzerverstärker 15 zugeführt wird. Somit werden die zwei Gmppen mit dreizehn frequenzmodulierten Kanälen, die jeweils durch die Versatzfrequenz getrennt sind, zusammengeführt und einem Breitbandbegrenzer zugeleitet, der für zwei Funktionen dient. Die erste Funktion bewirkt im wesentlichen eine konstante Spitzenamplitude der Signale, die dann durch den Aufwärtsmischer 16 und den Oszillator 17 bis zur Endfrequenz des Senders aufwärts gemischt werden. Dies erlaubt den normalen Betrieb mit einem Klystronverstärker bei hohem Wirkungsgrad. Die zweite

Funktion des Begrenzers 15 bewirkt ein konstantes, Ausgangssignal, unabhängig von der Anzahl der Sprachkanäle, die gebrauch! werden oder moduliert sind.

Der Ausgang des Aufwürismisehers 16 ist an den Leistungsverstärker 18 angeschlossen, der ein leitungsverstärktes Signal liefert, das zwei Gruppen von dreizehn einzelnen Frequenzen, sowie deren Interniodulationsprodukte beinhaltet. Die gesamte Signalleistung ist gleich der Einzelsignalleistung minus 1 db. Somit ist für einen ein Kilowatt Leistungsverstärker die gesamte Signalleistung 800 Watt. Die restlichen 200 Walt verteilen sich auf die Modulalionsprodukle Bei dem gezeigten System mit zwölf Kanälen und einem Dienstkanal ist die Ausgangsleistung pro Kanal, wenn alle Kanäle eingeschaltet oder aktiv sind, gleich 800 Watt geteilt durch 2x13 oder 30,8 Watt pro Kanal. Bei der großen Zahl von Signalen sind die Intermodulationsprodukie gleichmäßig über das Band verteilt und können somit wie Rauschen behandelt werden. In dem dargestellten System mit den angegebenen Daten und bei Mehrkanalbetrieh mit einer Empfangskanalbreite von 70 kHz und Abständen von 140 kHz ergibt sich ein Abstand des Trägers zum Intermodulationsgerinisch von 11,5 db. Bei voller Belegung der Kanäle isi die verfügbare Leistung pro Kanal 30,8 Watt und 1 db größer als für eine Empfangsverfügbarkei- von 99,8% notwendig ist, was einem Geräuschabsiand von mindestens 42,5 db für mehr als 99,8% der Zeit entspricht. Da sich die verfügbare Gesamtleistung gleichmäßig auf die verschiedenen Kanalfrequenzen verteilt, wird sich, so wie die Anzahl der Kanalfrequenzen zu- oder abnimmt, auch die Leistung pro Kanal entsprecnend ändern. Wenn nur ein Kanal eingeschaltet ist, erscheint in diesem Signal automatisch die ganze Leistung von einem Kilowatt. Die Vorteile dieser Betriebsweise werden deutlich, wenn bei einer Kanalbelegung von 25% die Leistung pro Kanal zu jedem Zeitmoment automatisch um 2,6 db höher ist und diese Erhöhung zur Steigerung der Schwundsicherheit dienen kann oder eine Verminderung der Ausgangsleistung oder des Antennengewinnes erlaubt.

Die Belastungsbedingungen von Mehrkanalsystemen können sich in Abhängigkeit von dem benutzten System, der verwendeten Nachricht (Sprache, Daten oder dergl.), der zu erwartenden Belegung und den Besonderheiten der spezifischen statistischen Eigenschaften der Information sehr stark pndern. Unabhängig von der Modulationsart und der Kanalaufteilung kann der Belegungsfaktor ausgenutzt werden, um die Leistung pro Kanal zu erhöhen, wenn eine Kanalbelegung unter 100% vorgesehen ict. Wenn ein einziger Signalkanal zu einer gegebenen Zeit nicht verwendet wird, trägt dieser auch nichts zur Mehrkanalbelastung bei.

In dem System gemäß dieser Erfindung werden getrennte frequenzmodulierte Signale zusammengeführt, stark begrenzt, verstärkt und dann übertragen. Diese Folge von Funktionen würde es ausschließen die Vorteile jeder der bekannten Lastverteiiungen, die für dieses System berechnet werden können, auszunutzen, ledoch wird die Idee, jeden Kanal vor der Zusammenführung an- und abzuschalten, dazu benutzt, eine Verbesserung des ganzen Systems zu erreichen. Da das System begrenzt, können keine Vorteile aus der statistischen Sprachampliüidenverteilung ausgenutzt werden. Es ergibt sich eine Verbesserung, weil die Ausgangsleistung pro Kanal zunimmt, wenn einzelne

Kanäle vom Begrenzereingang getrennt werden. Dies sollte sich in einer Zunahme des demodulicrien Signalzu Rauschverhältnisses jedes Kanals äußern. Es kann bewiesen werden, daß das System, sofern es lange Zeit in der Nähe des Schwellwertes arbeiten muß. oberhalb des .Schwellwertes liegt, während von allen in Betrieb befindlichen Kanälen Energie vorhanden ist. In diesem Fall ist es nur möglich, Vorteile aus der Belastungsverteilung zu ziehen, die sich aus der vorgegebenen Kanalbeiegung ergibt.

!•"alls infolge Grenzbedingungen für die Übertragung eine erhöhte Leistung pro Kanal erforderlich ist, ist zusätzliche Leistung verfügbar, indem die Anzahl der Kanäle begrenzt wird. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, wenn zuverlässige Verbindungen für Nachrichten hoher Dringlichkeit benötigt werden. Ferner nimmt während einer Syslemausnutzung mit nur einem Kanal die Ausgangsleistung dieses Kanals von 30,8 bis zu einem Kilowi.tt zu, was einer Emplmdlichkeitszunahme von 12 db gleichkommt.

Dies vervollständigt die Beschreibung und die Vorteile eines Frequenzdiversity-Systems, welche;, von dem Prinzip dieser Erfindung Gebrauch macht.

Wenn nun die Schalter 1, 2 und 3 in die andere Stellung gebracht werden, erhält man ein Raum-Diversity-System, welches die Technik dieser Erfindung verwendet. Durch diese Einstellung der Schalter wird die 2 MHz-Versatzsehaluing ausgeschaltet und der Leistungsteiler 19 an den Ausgang des Leistungsverstärkers 18 angeschlossen, um die zwei Antennen für die Raumdiversity-Übertragung zu speisen.

Das Multiplexsystem gemäß der Erfindung kann durch die automatische Verteilung der verfügbaren übertragenen Leistung nur auf die in Betrieb befindlichen Kanäle mit besonderem Vorteil für die !-Yequenz- und Raumdiversity-Übertragung verwendet werden.

Der Oszillator 7 ist quarzgesteuerl und hat eine Nennfrequenz von 70 MHz. die durch Frequenzen, die 14OkHz auseinanderliegen, frequenzmoduliert wird. Der von der Nachricht gesteuerte Tor-Sipnalgenerator 9 und der gesteuerte Trennverstärker 8 steuern den Ausrang des freauenzmodulierten Oszillators 7, um die maximal verfügbare Trägerleistung den benutzten Kanälen zuzuführen. Dies schließt die Begrenzung in dem Begrenzer 15 vor der Mischung bei hohem Pegel in dem Aufwärtsmischer 16 ein, um eine Ausgangsleistung von einem Kilowatt, ohne Rücksicht auf die Anzahl der benutzten Sprachkanäle sicherzustellen.

In dem Multiplexsystem nach dieser Erfindung ist es notwendig, daß jeder spannungsgesteuerte Oszillator 7 des Modulators 6 einen einzigen Sprachkanal mit einem Maximalhub von 35 kHz und einer Stabilität der Mittenfrequenz von ±0,01% übernimmt. Ferner sind Schaltmittel vorgesehen, die den Modulator, sofern das Nachrichlensignal unter einen für jeden Kanal vorgegebenen Schwellwert fällt, an- und abschalten. Dem quarzgesteuerten Oszillator mit einer Mittenfrequenz von 70MHz, der z.B. durch eine Kapazitätsdiode frequenzmoduliert wird, folgt eine Trennstufe 8, die durch einen Torimpuls ein- und ausgetastet werden kann.

Der von der Nachricht gesteuerte Tor-Signalgenerator y erzeugt ein Tor-Signai, weiches den Verstärker 8 steuert, um den Ausgang des frequenzmodulierten Oszillators 7, abhängig von dem Vorhandensein oder NichtVorhandensein einer Nachricht von der Quelle 4 an- und abzuschalten. Der Generator wird das Zwischenfrequenzsignal des Oszillators 7 immer dann

abschalten, wenn das entsprechende Nachrichtenausgangssignal nahe bei Null liegt. Das System arbeitet mit Silbengeschwindigkeit oder schneller. Der Nachrichtensignalausgang der Quelle 4 (ein Sprachsignal) gelangt an einen Transformator 20, der eine Anpassung zwischen dem symmetrischen Sprachfrequenzeingang und dem unsymmetrischen Eingang des Modulators 6 und des Verstärkers 21 herbeiführt. Der Verstärker 21 bewirkt die notwendige Signalverstärkung für eine stabile Umschaltung knapp ober- und unterhalb der Nulldurchgänge. Die positive Schwellenschaltung 22 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das Sprachfrequenzsignal bei oder über einem positiven Schwellwert liegt. In ähnlicher Weise erzeugt eine negative Schwellenschaltung 23 ein Ausgangssignal, wenn das Sprachfrequenzsignal bei oder unterhalb einem negativen Schwellwert liegt. Die Oder-Schallung 24 vereinigt die zwei Ausgänge der beiden Anordnungen 22 und 23, um ein Schaitsignal für den Verstärker 8 zu erzeugen. Somit erzeugt der Modulator bei Anwesenheit irgendeines meßbaren Spracheingangssignals an irgendeinem dei Modulatoren das volle frequenzmodulierte Ausgangs signal mit 150 Milliwatt, während Kanäle ohne Sprach eingangssignale nicht zur vollen Ausgangsleistung dei Modulators beitragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Frequenz-Multiplex-Übertragungssystem mit einer Vielzahl von Kanälen für eine entsprechende Anzahl von Signalen, mit einer gleichen Anzahl von ersten Unisetzeinrichtungen, die die Signale in eine ZF-Lage umsetzen, mit einer zweiten Umsetzeinrichtung, die das an den Ausgängen der ersten Umsetzeinrichtungen vorhandene ZF-Band in eine HF-Lage bringt und einem Verstärker, der die zum Senden erforderliche Leistung bereitstellt, d a durch gekennzeichnet, daß zum Aufteilen der bereitgestellten Leistung lediglich auf belegte Kanäle an jedem Eingang der Kanäle (t bis N) eine Übenvachungsanordnung (9) angeschaltet ist, die beim Ausbleiben eines Signals den Ausgang der zugehörigen ersien Umsetzeinrichtung (6) sperrt.

2. Frequenz-Multiplex-Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anordnungen (11 bis 14) zur Durchführung von Frequenzdiversity- und Anordnungen (1 bis 3, 19) zur Durchführung von Raumdiversitybetrieb vorhanden sind.