DE2058338A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum laufenden UEberwachen der Empfangsbedingungen in einem beweglichen Funkempfaenger fuer einen Funkrufdienst - Google Patents

Description

TEKADE Feiten & Gvilleaumo Den 25.11.1970

Fernmeldeanlagen GmbH P 1115 - Dr.Schr/Ra,

Verfahren und Schaltungsanordnung zum laufenden Überwachen der Empfangsbedingungen in einem beweglichen Funkempfänger für einen Funkrufdienst

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Überwachen der Empfangsbedingungen in einem beweglichen Funkempfänger für einen Funkrufdienst mit selektivem Anruf des betreffenden Empfängers und mit einseitig gerichteter Nachrichtenübertragung von einem ortsfesten Sendernetz aus; der Anruf wird dabei durch codierte Niederfrequenzsignale bestimmter zeitlicher Länge übermittelt und in den Nachrichtenpausen wird ein Pausenzeichen mit anderer Niederfrequenz ausgestrahlt. Das Verfahren kann beispielsweise in den sogenannten Eurosignalempfängern des Europäischen Funkrufdienstes Verwendung finden.

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Bei diesem Funkrufdienst werden bekanntlich auf Veranlassung von einer beliebigen Sprechstelle des öffentlichen Fernsprechnetzes aus codierte Signale, die einer bestimmten Rufnummer entsprechen, über ein ortsfestes Sendernetz an die bewegliche Empfangsstelle, beispielsweise eine Fahrzeugstation, übermittelt. Der Anruf der beweglichen Funkempfänger erfolgt selektiv, d.h. nur der Empfänger, dessen Code mit dem des ausgestrahlten Rufes übereinstimmt, kann den aus 6 aufeinanderfolgenden Niederfrequenzsignalen bestehenden Selektivruf auswerten. Zwischen den Ruf "Übermittlungen strahlt der Sender den mit einem Pausenzeichen modulierten Hochfrequenzträger aus. Diese Nachrichtenübermittlung ist einseitig, ohne Rückmeldung eines erfolgreichen Empfanges von der betreffenden beweglichen Empfangsstelle aus. Es besteht daher die Forderung, daß die Erapfangsbedingungen der beweglichen Empfänger, d.h., daß Empfangsfeldstärke und Empfängerempfindlichkeit dauernd überwacht werden müssen, solange die Empfangsstelle betriebsbereit ist, um sicherzustellen, daß ein möglicherweise zu erwartender Anruf auch zuverlässig empfangen werden kann.

Die analoge Anzeige des verstärkten und gleichgerichteten Hochfrequenzträgers oder des Niederfrequenzsignals sowie eine

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Auswertung des Rauschpegels reichen allein für eine zuverlässige Überwachung der Empfangsbedingungen nicht aus. Denn ein Hochfrequenzempfangspegel könnte durch Mischprodukte fremder Hochfrequenzträger entstanden sein, das breite Spektrum von Zündstörungen könnte einen Empfangspegel sowohl im Hochfrequenzgebiet als auch niederfrequent vortäuschen und die Kontrolle des Rauschpegels liefert ebenfalls Fehlanzeigen, wenn Hochfrequenz-Mischprodukte oder Zündstörungen auftreten und ist auch infolge von Temperatureinflüssen unzuverlässig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung für eine Anzeigeeinrichtung anzugeben, die erkennen läßt, ob die Feldstärke des Funkrufsenders am Empfangsort und die Empfängerempfindlichkeit ausreichend sind, um den Empfang eines Anrufes sicherzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß die aus dem Pausenzeichensignal nach Verstärkung, Begrenzung, Selektion und Gleichrichtung gewonnene Spannung sowohl durch Vergleich ihrer Größe mit einem Schwellwert als auch durch Kontrolle der Zeit, während der diese Spannung unter Berücksichtigung der Pausenzeichenunterbrechung für die Aussendung eines Anrufes vorhanden sein muß, als Kriterium für ausreichende Empfangsbedingungen benutzt wird.

Die Prüfung dieser aus dem Pausenzeichen gewonnenen Gleichspannung auf ihre Größe gibt Aufschluß über die Empfindlichkeit und Feldstärke, während die Kontrolle der Zeitbedingungen für das Pausenzeichen sicherstellt, daß tatsächlich ein Sender des Funkrufdienstes empfangen wurde und jene Gleichspannung nicht aus zufälligen Störungen entstanden ist.

Bei dem für die Anwendung der Erfindung eingangs erwähnten Europäischen Funkrufdienst sind die Zeitbedingungen z.Zt. durch die folgenden Angaben festgelegt: Der Anruf besteht aus 6 zeitlich aufeinanderfolgenden Frequenzen im Bereich zwischen etwa 313 und IO63 Hz von je 100 ms, insgesamt also von 600 ms Dauer. Nach Aussendung dieser 6 Signalelemente tritt bis zum nächsten Anruf eine Pa.use von mindestens 200 ms ein, während der ein Pausenzeichen von rund 1153 Hz gesendet wird.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand der

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Figuren 1 und 2 erläutert; Fig.1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild, Fig.2 die Einzelheiten der ausgeführten Schaltungs ano rdnung.

Das von der Antenne A empfangene hochfrequente Signal wird in bekannter Weise im Verstärker HP verstärkt; die aufmodulierte Niederfrequenz wird im Demodulator D gewonnen und im Tiefpaß TP von Frequenzen getrennt, die oberhalb des Nutzbandes, im Euro-Empfänger also über 1153 Hz, liegen, Der Begrenzungsverstärker B gibt das verbleibende Niederfrequenzsignal als Rechteckspannung mit konstanter Amplitude und konstantem Tastverhältnis (1:1) ab. Die Frequenzen für den Anruf werden im Decoder in hier nicht weiter dargestellter Weise ausgewertet. Die Frequenz des Pausenzeichens wird im i Filter PZ ausgebiebt und im Gleichrichter G in die Gleichspannung Uo übergeführt, welche den Schmitt-Trigger 1 steuert. Sobald Uo die Ansprechschwelle -des Triggers überschreitet, schaltet dieser um und liefert die Ausgangsspannung U1, die gleichzeitig dem Zeitschalter 2, der NOR-Schaltung 4, dem Differenzierglied 5 und dem Zeitglied 7 zugeführc wird. Der Zeitschalter 2 gibt, sobald die Spannung U1 wegfällt, eine Spannung U2 ab, die über den Zeitraum bestehen bleibt, der für einen Anruf festgelegt ist. Die beiden Spannungen U1 und U2 steuern die NOR-Schaltung 4, die so lange keine Ausgangsspannung U4 liefert, als mindestens eine der beiden Spannungen U1 oder U2 vorliegt. Wird jedoch kein Pausenzeichen empfangen, so fällt zunächst U1 und nach der vorgegebenen Zeit auch U2 ™ aus, und die Spannung U4 erreicht e-inen endlichen Wert, der das Integrierglied 9 steuert; an dessen Ausgangsklemme K tritt daraufhin eine Steuerspannung U5 auf, die die nicht dargestellte Anzeigevorrichtung veranlaßt, akustisch oder optisch anzuzeigen, daß die Empfangsbedingungen nicht mehr erfüllt sind.

Die übrigen Baugruppen 3» 6, 7, 8 treten in Funktion, wenn das Pausenzeichen nur zeitweise empfangen wird, weil sich die Fahrzeugstation in einem Gebiet befindet, in dem starke Feldstärkeeinbrüche auftreten.

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Anhand der Pig.2 werden die Einzelheiten der ausgeführten Schaltungsanordnung nach der Erfindung erläutert und ihre Wirkungsweise beschrieben. Die Bezeichnungen 1-9 der strichpunktiert eingerahmten Baugruppen entsprechen dem in Fig.1 dargestellten Blockschaltbild. Die Stufen für die Eingangsschaltung des Empfängers, die Hochfrequenzverstärkung, Demodulation, Selektion und Begrenzung des Pausenzeichens werden mit bekannten Mitteln ausgeführt und sind daher in Fig.2 nicht dargestellt.

Die folgende Erläuterung kann davon ausgehen, daß zwischen den Punkten Plus und B1 der Schaltung die Steuergleichspannung Uo auftritt, deren Größe von der Amplitude des ausgesiebten Pausenzeichens abhängt. Bei ungenügender Empfangsfeldstärke oder bei Ausfall des Pausenzeichens ist die Spannung Uo zu klein, um den Schmitt-Trigger 1 ansprechen zu lassen.

Im praktischen Gebrauch sind nun die folgenden drei Fälle zu unterscheiden:

1) Der Normalfall liegt vor, wenn die Empfängerempfindlichkeit genügt und das mit der Pausenfrequenz modulierte Hutzsignal mit ausreichender Feldstärke eintrifft. In diesem Fall ist die erwähnte Steuergleichsparuiung Uo am Eingang der Überwachungsanordnung genügend groß. Sie ist in ihrer Polarität so angelegt, daß der erste Transistor T1 des Schmitt-Triggers leitend gesteuert wird; der zweite Transistor T2 des Triggers ist damit gesperrt. Der Nachfolgetransistor T3 ist dadurch ebenfalls stromlos. An seinem Kollektor stellt sich eine gegen den Bezugspunkt Null positive Spannung U1 ein, die durch den Spannungsteiler aus den Widerständen R3, R8, R9 bestimmt ist. Der zwischen den Widerständen R8 und R9 an die Basis des Transistors T4 gelangende Spannungsanteil steuert diesen Transistor leitend, der Nachfolgetransistor T5 wird durch den damit am Widerstand R10 auftretenden Spannungsabfall ebenfalls leitend und schließt den zu seinem Kollektor und Emitter angeschalteten Kondensator C1 kurz, d.h. dieser Kondensator wird entladen, sofern er bei einem vorherigen Vorgang aufgeladen war. Der Widerstand R8 ist so hoch gewählt , daß bei gesperrtem Transistor T3 die Span-

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nung U1 genügend positiv ist, um- die Diode D1 über die Widerstände R8, R9, RI3, R12 zu sperren. Deshalb fließt über die Widerstände R12 und R14 kein Basisstrom für den Transistor T6 und dieser bleibt gesperrt. Der Transistor T7 erhält da- l durch ebenfalls keinen Basisstrora und bleibt auch gesperrt. ! Die Ausgangsspannung U2 des Zeitschalters 2 bleibt Null. !

Am Eingang der NOR-Schaltung.4 erzeugt die Spannung U1 über den Widerstand R21 einen Basisstrom für den Transistor T1O, j so daß dieser leitet und den Nachfolgetransistor T13 im Inte-

i grierglied 9 sperrt. Infolgedessen liegt an der Basis des > nächsten Transistors T14 eine positive Spannung, die ihn ^! durchschaltet. Am Kollektor von Transistor T14 stellt sich die Spannung U5 auf einen durch den Spannungsteiler R29/R3O ' bestimmten Wert, der in nicht dargestellter Weise zur Anzeige ausreichender Empfangsbedingungen benutzt wird.

Der zweite Fall betrifft die Funktion der Überwachungsschaltung für die Zeit eines Anrufes. Die Pausenzeichenaussendung ist während dieser Zeit unterbrochen; es entsteht somit am Eingangswiderstand Ro keine Spannung. Die oben beschriebenen Schaltzustände der einzelnen Stufen ändern sich dadurch folgendermaßen: Transistor T1 ist gesperrt, Transistor T2 ist leitend; Transistor T3 wird durch den am Widerstand R7 auftretenden Spannungsabfall ebenfalls leitend; die Spannung Ü1 wird praktisch Null. Die Transistoren T4 und T5 sind da- | durch stromlos. Der Kondensator C1 kann sich auf dem Stromweg von Minus über T3, R13, R12, D1 aufladen. Durch den Spannungsabfall dieses Ladestromes an Widerstand R13 ist Transistor T6 und durch ihn auch Transistor T7 leitend. Die Spannung U2 hat damit positiven Wert. Während wegen des fehlenden Pausenzeichens die Spannung U1 Null ist, wird der Transistor T10 der NOR-Schaltung nun durch die Spannung Ü2 leitend gehalten. Die Schaltzustände der nachfolgenden Stufen TI3, T14 sind wie oben beschrieben; es werden somit ebenfalls ausreichende Empfangsbedingungen angezeigt.

Die Zeitkonstante für die Aufladung des Kondensators C1 ist durch dessen Kapazitätswert und die Widerstandswerte von R12 und R13 im Ladestromkreis so bemessen, daß die Aufladung

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des Kondensators C1 nach einer Zeit beendet ist, die wenig größer ist, als die Zeit für eine Rufübermittlung. Mit Beendigung der Ladung geht der Spannungsabfall am Widerstand R13 auf Null zurück, die Transistoren T6 und T7 sperren und die Spannung U2 sinkt gegen Null ab. Ist beispielsweise die Zeit für den Ruf systembedingt auf 600 ms festgelegt, so wählt man die Zeitkonstante für den Ladestromkreis des Kondensators C1 etwa mit 700 ms. Trifft dann das Pausenzeichen vorschriftsmäßig nach 600 ms wieder ein, so tritt nach den obigen Erläuterungen für den Normalfall Uo und U1 wieder mit endlichen Spannungswerten auf, der Transistor T5 wird leitend und entlädt den Kondensator C1; es stellen sich die oben für den Normalfall beschriebenen Schaltzustände wieder ein. Die Empfangsbedingungen werden weiterhin als ausreichend angezeigt, und zwar ohne Unterbrechung durch eine inzwischen erfolgte RufÜbermittlung.,

Trifft das Pausenzeichen nach der vorgeschriebenen Zeit jedoch nicht wieder ein, so ist in der Zwischenzeit der Ladevorgang für C1 beendet, der Transistor T6 sperrt wieder und damit auch Transistor T7, die Spannung U2 wird zu Null. Damit sind beide Spannungen U1 und U2, die den Transistor T10 steuern, zu Null geworden, Transistor T10 wird gesperrt. Die Basisspannung für T13 steigt an und schaltet den Transistor T13 leitend, Transistor T14 wird dadurch gesperrt und dessen Ausgangsspannung U5 steigt ebenfalls. Dies ist ein Kriterium für die Anzeige, daß die Empfangsbedingungen nicht mehr ausreichen. Dieser Fall· kann eintreten, wenn eine Senderstörung vorliegt, in der Regel befindet sich die Fahrzeugstation aber in einem Gebiet unzureichender Feldstärke, etwa in einem engen Tal oder in einer Straßenunterführung.

Nach jeder Rufübermittlung ist, systembedingt, eine Mindestzeit festgelegt, in der das Pausenzeichen wieder dauernd vorhanden sein muß, ehe ein neuer Ruf ausgesendet wird. Beim Europäischen Funkrufdienst ist diese Mindestzeit z.B. 200 ms. Die Überwachung dieser Zeitbedingung übernimmt das weitere Zeitglied 7 im Zusammenwirken mit den Baugruppen 3, 5, 6, 8 und 9, die zugleich auch Störungen überwachen, durch

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die der Pausenzeichenempfang wiederholt kurzzeitig unterbrochen ist.

Das Zeitglied 7 besteht aus einem Kondensator C5» der durch die Widerstandskombination R24, R25 überbrückt ist, und dem Ladewiderstand R23; die Diode D4 sorgt dafür, daß die Ladung des Kondensators C5 nicht über den Widerstand R23 abfließt. Geladen wird der Kondensator C5 von der Spannung Ü1, sobald das Pausenzeichen mit ausreichender Stärke empfangen wird und somit die Spannung U1 auftritt. Dieser Zeitpunkt wird vom Differenzierglied 5 genau festgelegt, in dem durch das Hochlaufen der Spannung U1 ein Ladeimpuls für den Kondensator C4 entsteht, der durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T11 fließt und diesen Transistor kurzzeitig lei- ( tend durchschaltet; damit wird der Kondensator C5 entladen, so daß der Beginn seiner nun folgenden Aufladung aus der Spannung U1 über Widerstand R23 und Diode D4 eindeutig definiert ist. Die Dimensionierung der Elemente R23, C5, R24 und R25 ist so getroffen, daß nach der festgelegten Mindestzeit, z.B. von 200 ms, der Transistor T12 leitend wird. Die Überwachung der Mindestzeit geht nun folgendermaßen vor sich:

Zunächst besteht jedesmal, wenn das Pausenzeichen aus irgendeinem Grunde wegbleibt, die Ersatzspannung U2. Mit ihrem Auftreten wird an dem Kondensator C2 des Impulsformers 3 ein Ladestoß ausgelöst, der in den Transistorstufen T8 und T9 verstärkt wird und als positiver Impuls über den Widerstand ä R26 und die Diode D5 an das Integrierglied 9 gelangt. Dort schaltet er die Transistorstufe T13 leitend, die nächste Stufe mit Transistor T14 wird dadurch gesperrt und die Spannung U5 an deren Ausgang steigt an. Die Spannungsänderung von U5 löst in nicht dargestellter Weise die Anzeige unzureichender Empfangsbedingungen aus.

Dieser beschriebene Vorgang wird nun vom zweiten Zeitglied 7 über den Torschalter 8 überwacht: V/ar das Pausenzeichen während der Mindestzeit oder länger ununterbrochen vorhanden, so konnte sich der Kondensator C5 so weit aufladen, daß Transistor T12 leitet; bleibt das Pausenzeichen nun weg, so tritt die Ersatzspannung U2 und von ihr ausgelöst der Impuls U3 auf.

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Dieser wird aber nun durch den leitenden Transistor T12 kurzgeschlossen, so daß er sich nicht auf das Integrierglied 9 auswirken kann. War das Pausenzeichen jedoch vorher nicht über die Mindestzeit vorhanden gewesen, so ist der Kondensator C5 nicht ausreichend geladen, so daß Transistor T12 sperrt und der Impuls U3 zum Integrierglied gelangen kann. Die Fälle, in denen das Pausenzeichen nicht über die Mindestzeit vorhanden ist, treten beispielsweise dann auf, wenn die Fahrzeugstation sich in einer Gegend befindet - z.B. am Rande des Versorgungsgebietes des empfangenen Senders - wo die Empfangsfeldstärke nur mit Unterbrechungen ausreichend ist. Das Pausenzeichen unterschreitet dann wiederholt kurzzeitig die Empfindlichkeits- ^ schwelle - die Spannung Uo pendelt um den Schwellwert des Triggers 1 - so daß in diesem Rhythmus eine Reihe von Impulsen U3 entstehen, die in der beschriebenen Weise über das Integrierglied die Anzeige ungenügender Empfangsbedingüngen veranlassen.

Zur beschriebenen Schaltungsanordnung ist zu bemerken, daß ein Teil der erwähnten Baugruppen in einem Punkrufempfänger bereits für andere Aufgaben vorhanden sein muß bzw. daß die für das Ausführungsbeispiel der Überwachungsanordnung erläuterten Baugruppen zum Teil für diese anderen Aufgaben mitverwendet werden können; beispielsweise sind für die Auswertung der dorn betreffenden Funkrufempfänger zugeordneten Rufsignale ebenfalls Zeitbedin/jungen einzuhalten und ferner muß die Zahl der richtig erkannten Signal- ^ elemente bestimmt werden, wofür die HiUrspannung U2 und die Impulse U3 in nicht dargestellter V/eise benutzt werden. Die Pfeile neben den Bezeichnungen U2 und U3 deutr.--< diese weitere Verwendung an. Die für die Durchführung des erfin<1um^rr;₍";en.äßen Verfahrens notwendigen zusätzlichen Mittel beschranken such daher auf die Baugruppen 4 bis 9 mit einer relativ r'-'i-mgen Anzahl von Bauelementen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wir! gleichzeitig ein Teil des Empfängers mitüberwacht, denn nur wenn die Eingangsstufen, die das Pausenzeichen durchlaufen, in Ordnung sind, kann eine Anzeige für ausreichende Empfangsbedjngungen erfolgen.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. j Verfahren zum laufenden Überwachen von Empfangsbedingungen in einem beweglichen Funkempfänger für einen Funkrufdienst mit selektivem Anruf des betreffenden Empfängers und mit einseitig gerichteter Nachrichtenübertragung von einem ortsfesten Sendernetz aus, bei dem der Anruf durch codierte niederfrequente Signale bestimmter zeitlicher Länge und in den Nachrichtenpausen ein Pausenzeichen mit anderer Niederfrequenz übermittelt v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Pausenzeichensignal nach Verstärkung, Begrenzung, Selektion und Gleichrichtung gewonnene Spannung sowohl durch Vergleich ihrer Größe mit einem Schwellwert als auch durch Kontrolle der Zeit, während der diese Spannung unter Berücksichtigung der Unterbrechung der Pausenzeichenaussendung für die Übertragung eines Anrufes vorhanden sein muß, als Kriterium für ausreichende Empfangsbedingungen benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Wegfall des Pausenzeichens ein Zeitglied (2) für die Dauer eines Rufes eine Ersatzgleichspannung (U2) liefert, die die Anzeige ungenügender Empfangsbedingungen während dieser Zeit verhindert (NOR-Schaltung 4).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein anderes Zeitglied (7) di'e Mindestzeit überwacht, während der das Pausenzeichen ununterbrochen vorhanden sein muß.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die aus dem Pausenzeichen gewonnene Gleichspannung wiederholt kurzzeitig den Schwellwert unterschreitet, Impulse ausgelöst werden, die nach Integration das Kriterium für ungenügende Empfangsbedingungen liefern.

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