DE1953207B2 - Frequenz-multiplex-uebertragungssystem - Google Patents
Frequenz-multiplex-uebertragungssystemInfo
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- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/12—Frequency diversity
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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)
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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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