DE2058338C3

DE2058338C3 - Verfahren zum laufenden Überwachen der Empfangsbedingungen in einem beweglichen Funkempfänger für einen Funkrufdienst

Info

Publication number: DE2058338C3
Application number: DE19702058338
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8560 Lauf Rohm
Original assignee: Tekade Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Tekade Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1974-05-09
Also published as: IT940053B; DE2058338B2; FR2119937A1; AT314612B; DE2058338A1; DK132250C; GB1318015A; CH530736A; NL7116118A; NO130337B; FR2119937B1; DK132250B; ES396698A1; SE363210B; BE775541A

Description

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Die Erfindung betrillt ein Verfahren zur Überwachung der Empfangsfeldstärke und der Empfängerempfindlichkcit in einem beweglichen Funkempfänger für einen Ftinknifdienst mit selektivem Anrul des betretenden Empfängers und mit einseitig geriehte- ^fio ter Nachrichtenübertragung von einem ortsfesten Senderiielz aus: für den Anruf wird der llochlrequenzträger mit codierten Niederfrequenzsignalen bestimmter zeitlicher U'.nge moduliert, während der Nachrichtenpausen wird ein besonderes Pausen/eiehen 'ausgesendet, dazu wird der Hochfrequen/.trägcr mit einer anderen NiederfiecjtKiu moduliert. Das Verfahren kann beispielsweise in den sogenannten Eurosignaiempfängern des Europäischen Funkrufdienstes Verwendung finden.

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 Fahrzeugsiation, übermittelt. Der Anruf der beweglichen Funkempfänger erfolgt selektiv, d. h. nur der Empfänger, dessen Code mit dem des ausgestrahlten Rufes übereinstimmt, kann den aus sechs aufeinanderfolgenden Niederfrequenzsignalen bestehenden Selektivruf auswerten. Zwischen den Rufübermittlungen 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 Empfangsbedingungen der beweglichen Empfänger, d. h., daß Empfangsfeldstärke und Empfängcrempfindlichkeit dauernd überwacht werden müssen, solange die Empfangsstelle betriebsbereit is: um sicherzustellen, daß ein möglicherweise zu erwartender Anruf auch zuverlässig empfangen, werden kann.

Die Überwachung mittels Kontrolle der Pegel des Hochfrequenzlrägers oder des durch Demodulation gewonnenen Niederfrequenzsignals sowie eine Auswertung des Rauschpegels reichen allein für eiru zuverlässige Bewertung der Empfangsbedingunger, nicht aus. Denn der Hochfrequenzträgerpegel kam; auch durch Mischprodukte anderer Hochfrequen/.trägcr entstanden sein, das breite Spektrum vor, Zündstörungen kann einen ausreichenden Pegel sr wohl des Hochfrequenzträgers als auch des Niedet frequcnzsignals vortäuschen, und die Kontrolle de-Rauschpegels liefert ebenfalls Fehlanzeigen, wenn Hoehfrequenzinischprodukte oder Zündstörungcn auftreten. Sie ist auch infolge von Temperatureinflüssen unzuverlässig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren tu;,, eine Schaltungsanordnung für eine Anzeigeeinrichtung in einem Funkempfänger eines solchen Funkdienstes anzugeben, mit der im Empfänger eine eindeutige Anzeige dafür ausgelöst wird, ob die Feldstärke des Funkrutsenders am Empfangsort und die Empfängerempfindlichkeit ausreichend sind, um den Empfang eines Anrufes sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das durch Demodulation des Hochfrequenzträgers gewonnene Niedeifrequenzsignal einer Pausenzeichendetektionsschaltung, bestehend aus der Hintereinanderschaltung eines Begrenzerverstärkers, eines auf die Pausenzeichenfrequenz abgestimmten Filters und eines Gleichrichters, zugeführt wird und daß sowohl die Größe dieser so gewonnenen Gleichspannung mittels eines Vergleichers mit einem Schwellwert verglichen ais auch ihr zeitliches Auftreten mittels Zeitgliedern überprüft wird und daß ;;us Heiden Kriterien ein Anzeigekriierium fur die Empfangsbedingungen gebildet wird.

Die Prüfung dieser aus dem Pausenzeichen gewonnenen Gleich¹ pinnung auf ihre Größe gibt Aufschluß über die Empfindlichkeit und Feldstärke, während die Kontrolle der Zeitbeüintuingen 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 _crwähnien Europäischen Funkrufdienst sind dieZeitbedirigungen z. Zt. durch die folgenden An- 5 caben festgelegt: Der Anruf besteht aus sechs zeitlich aufeinanderfolgenden Frequenzen im Bereich zwischen etwa 313 und 1063 Hz von je 100 ms, insgesamt also von 600 ms Dauer. Nach Aussendung dicer sechs Signalelemente tritt bis zum nächsten Anruf io »ine Pause von mindestens 200 ms ein, während der ein Pausenzeichen von rund 1153 hz gesendet wird.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert.

ρ; ο 1 zeigt ein Übersicrusblockschalthild, 15

pi ο 2 die Einzelheiten der ausgeführten Schaltungsanordnung.

Da- von der Antenne A empfangene hochfrequente Sitinal wird in bekannter Weise im Verstärker uf verstärkt; die aufmodiiüerie Niederfrequenz wird so i_m Demodulator D gewonnen und im Tiefpaß TP von Fi^quenzen getrennt, die oberhalb des Nutzbandes, im Euro-Empfänger also über 1153Hz. liegen. Der Begrenzungsverstärker ö gibt das verbleibende Nieder:requenzsignal als Rechteckspannung mit kon- 35 stante. Amplitude und konstantem "Tastverhältnis η ■ ''! , b. Die Frequenzen für den Anruf werden im in hier nicht weiter dargestellter Weise aus-

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Dec"-..! in hier nicht weiter dargestellter Weise oewe.-iet. Die Frequenz des Pausenzeichens wird im pj[_!c; ;>x ausgesiebt und im Gleichrichter Ci in -Vie Gleichspannung 17 0 übergeführt. welche den Sch mn.¹- -Trigger 1 steuert. Sobald L¹O die Ansprechschw^ic des Triggers überschreitet, schuhet dieser um und liefert die Ausgangsspannung Γ I. die gleichzeitig'dem Zeitschalter!, der NOR-Schalumg-t. dem Dit'fe!vn/ierglied5 und dem Zeitglied 7 zugeführt wird. 13er Zeitschalter 2 gibt, sobald die Spannung. ('1 wegfällt, eine Spannung U 2 ab, die über den Zeitraum bestehen bleibt, der für einen Anruf festgelegt ist. Die beiden Spannungen C 1 und Vl *° steuern die NOR-Schaltung4, die so lange keine Ausgangsspannung U 4 liefert, als mindestens eine der beiden Spannungen U\ oder U 2 vorliegt. Wird jedoch kein Pausenzeichen empfangen, so fallt zunächst LJ1 und nach der vorgegebenen Zeit auch U 2 aus. und die Spannung IM erreicht einen endlichen Wert der das Integrierglied¹} steuert: an dessen Ausoaniisklemme K tritt daraufhin eine Steuerspannun» iV " auf. die ^{die nidu} dargestellte Anzeigevorrichtung veranlaßt, akustisch oder optisch anz.uzeigen. (IaB die Empfangsbedingungen nicht mehr erfüllt sind. .

Die übrigen Baugruppen 3. 6, 7,8 treten ;n l-unktion wenn das raiisenzeichen nur zeitweise empfangen wird, weil sich die Fahrzeugstation in einem Gebiet befindet, in dem starke Feldstärkeeinbrüehe auftreten. .

An Hand der F ig. 2 werden die Einzelheiten der ausgeführten Schaltungsanordnung nach der Erfmdung erläutert i'nd ihre Wirkungsweise beschnoben. Die Bezeichnungen 1 bis 9 der strichpunktiert eingerahmten Baugruppen entsprechen dem in F · «. 1 dargestellten Blockschallbild. Die Stufen fur die Eineangsschaltung des Empfängers, die Hochfrequenzverstärkung. Demodulation, Selektion und Begrenzung des Pausenzeichens werden ir.it bekannten Muteln ausgefürr* und sind daher in F i g. 2 nicht darge· Die folgende Erläuterung kann davon ausgehen, daß zwischen den Punkten Plus und B 1 der Schaltung die Steuergleichspannung UQ auitritt, deren Große von der Amplitude des ausgesiebten Pausenzeichens abhängt. Bei ungenügender Empfangsfeldstärke oder bei Ausfall des Pausenzeichens ist die Spannung (JOzu 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 genüg¹, und das mit der Pausenfrequenz modulierte Nutzsigna! mit ausreichender Feldstärke eintrifft. In diesem Fall ist die erwähnte Steuergleichspannung LO am Eingang der überwachungsanordnung genügend grob. Sie ist in ihrer Polarität so angelegt, daß der erste Transistor 71 der Schmitt-Triggers leitend gesteuert wird; der zweite Transistor 7 2 des Triggers ist damit gesperrt. Der Nachfolgetransistor T 3 ist dadurch ebenfalls stromlos. An seinem Kollektor stellt sich eine gegen den Bezugspunkt Null positive Spannung U I ein. die durch den Spannungsteiler aus den Widerständen R \ K 8, R9 bestimmt ist. Der zwischen den Widerständen R 8 und Λ 9 an die Basis des Transistors T 4 gelangende Spannungsanteil steuert diesen Transistor leitend, der Nachfolgetransistor T 5 wird durch den damit am Widerstand R 10 auftretenden Spannungsabfall ebenfalls leitend und schließt den zu seinem Kollektor und Emitter angeschalteten Kondensator C I kurz, d. h. dieser Kondensator wird entladen, sofern er bei einem vorherigen Vorgang aufgeladen war. Der Widerstand R 8 ist so hoch gewählt, daß bei gesperrtem Transistor 7" 3 die Spannung U 1 genügend positiv ist, um die Diode D 1 über die Widerstände R 8. R 9, R 13. 1< J2 zu sperren. Deshalb fließt über die Widerslände R 12 und R 14 kein Basisstrom für den Transistor Γ6 und dieser bleibt gesperrt. Der 1 ransistor Tl erl.ült dadurch ebenfalls keinen Basisstrom und bleibt auch gesperrt. Die Ausiiamisspannung U 2 des Zeitschalters 2 bleibt

Null

Am Eingang der NOR-Schaltung4 erzeugt die Spannung U 1 über den Widerstand R 21 einen Basisstrom für den Transistor Γ10, so daß dieser leitet und den Nachfolgctransistor Γ13 im Integrierglied9 sperrt. Infolgedessen liegt an der Basio des nächsten Transistors 7' 14 eine po.iit've Spannung, die ihn durchschaltet. Am Kollektor von Transistor T 14 stellt sich die Spannung U 5 auf einen durch den Spannungsteilci R 29//? 30 bestimmten Wert, der ;.n nicht dargestellter Weise zur Anzeige ausreichender Empfangsbedingungen benutzt wird. 2) Der zweite Fall bctritTt die Funktion der Überwachungsschaltung für die Zeit eines Anrufes. Die Pausenzeichenaussendung ist während dieser Zeit unterbrochen, es entsteht somit am Eingangswiderstand R 0 keine Spannung. Die oben beschriebenen Schaltzustände der einzelnen Stufen ändern sich dadurch folgendermaßen: Transistor 71 ist gesperrt. Transistor Tl ist leitend: Transistor 7 3 wird durch den am Widerstand i' t niifircioruien Spannungsabfall ebenfalls lei-

tend; die Spannung U1 wird praktisch Null. Die Transistoren 7 4 und 7 5 sind dadurch stromlos. Der Kondensator C 1 kann sich auf dem Stromweg von Minus über Γ 3, R 13, R 12, D 1 aufladen. Durch den Spannungsabfall dieses Ladestromes an Widerstand R 13 ist Transistor 7 6 und durch ihn auch Transistor 7 7 leitend. Die Spannung Ul hat damit positiven Wert. Während wegen des fehlenden Pausenzeichens die Spannung U 1 Null ist, wird der Transistor 7" 10 =« der NOR-Schaltung nun durch die Spannung U 2 leitend gehalten. Die Schaltzustände der nachfolgenden Stufen 7" 13, 7" 14 sind wi? oben beschrieben; es werden somit ebenfalls ausreichende Empfangsbedingungen angezeigt. Die Zeitkonstantc für die Aufladung des Kondensators C1 ist durch dessen Kapazitätswert und die Widerstandswerte von R 12 und R 13 im Ladestromkreis so bemessen, daß die Aufladung des Kondensators Γ1 nach einer Zeit beendet ist, die wenig größer Ll, als die Zeit für eine Rufübermittlung. Mit Beendigung der Ladung geht der Spannungsabfall am Widerstand K 13 auf Null zurück, die Transistoren ι ft und T 7 sperren und die Spannung U 2 sinkt gegen Null ab. 1st beispielsweise die Zeit für den Ruf systembedingt auf 600 ms festgelegt, so wählt man die Zcitkonstanlc für den Ladestromkreis des Kondensators C1 etwa mit 700 ms. Trifft dann das Pausenzeichen vorschriftsmäßig nach 600ms wieder ein. so tritt nach den obigen Erläuterungen für den Nirmaifall UQ und l'l wieder mit endlichen Spannungswerten auf, der Transistor 7 5 wird leitend und entlädt den Kondensator Cl; 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 76 sperrt wieder und damit auch Transistor Γ7, die Spannung Ul wird zu Null. Damit sind beide Spannungen U 1 und U 2, die den Transistor Γ10 steuern, zu Null geworden, Transistor 7" 10 wird gesperrt. Die Basisspannung für 713 steigt an und schaltet den Transistor 713 leitend, Transistor 714 wird dadurch 5<> gesperrt und dessen Ausgangsspannung U 5 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.

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3) Nach jeder Rufübcrmitllung 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 Zcithcdingung übernimmt das weitere Zeilglied 7 im Zusammenwirken mit den Baugruppen 3, 5, 6.8 und 9, die zugleich auch Störungen überwachen, durch die der Pausenzeichenempfang wiederholt kurzzeitig untcibrochcn ist.

Das Zcitglied 7 besteht aus einem Kondensator CS, der durch die Widerstandskombination R 24. R 25 überbrückt ist, und dem Ladewiderstand R 23; die Diode /) 4 sorgt dafür, daß die Ladung des Kondensators C 5 nicht über den Widerstand R 23 abfließt. Gciaden wird der Kondensator CS von der Spannung l/l, sobald das Pausenzeichen mit ausreichender Stärke empfangen wird und somit die Spannung U 1 auftritt. Dieser Zeitpunkt wird vom Differenzicrglied 5 genau festgelegt, in dem durch das Hochlaufen der Spannung (/1 ein Ladeimpuls für den Kondensator C 4 entsteht, der durch die Basis-Emitter-Streckc des Transistors 711 fließt und diesen Transistor kurzzeitig leitend durchschallet; damit wird der Kondensator C 5 entladen, so daß der Beginn seiner nun folgenden Aufladung aus der Spannung U1 über Widerstand R 23 und Diode D 4 eindeutig definiert ist. Die Dimensionierung der Elemente R 23, C 5, R 24 und R 25 ist so getroffen, daß nach der festgelegten Mindestzeit, z. B. von 200 ms, der Transistor 712 leitend wird. Die Überwachung der Mindcbizcit geht nun folgendermaßen vor sich:

Zunächst besieht jedesmal, wenn das Pausenzeichen aus irgendeinem Grunde wegbleibt, die Ersatzspaiinung U 2. Mit ihrem Auftreten wird an dem Kondensator C 2 des Impulsformers 3 ein Ladestoß au>.gelöst, der in den Transistorsiufen 7 8 und 79 verstärkt wird und als positiver Impuls über den Widersland R 26 und die Diode D 5 an das Integrierglied 9 gelangt. Dort schaltet er die Transistorstufe 713 leitend, die nächste Stufe mit Transistor 7i4 wird dadurch gesperrt und die Spannung U 5 an deren Ausgang steigt an. Die Spannungsandcrung von L' 5 löst in nicht dargestellter Weise die Anzeige unzureichender Empfangsbedingungen aus.
Dieser beschriebene Vorgang wird nun vom zweiten Zcitglied 7 über den Torschaltcr 8 überwacht: War das Pausenzeichen während der Mindestzeit oder länger ununterbrochen vorhanden, so konnte sich der Kondensator C 5 so weit aufladen, daß Transistor 7Ί2 leitet: bleibt das Pausenzeichen nun weg. so tritt die Ersatzspannung Ul und von ihr ausgelöst der Impuls U 3> auf. Dieser wird aber nun durch den leitenden Transistor T 12 kurzgeschlossen, so daß er sich nicht auf das Intcgrierglied9 auswirken kann. War das Pausenzeichen jedoch vorher nicht über die Mindestzeit vorhanden gewesen, so isi der Kondensator C S nicht ausreichend ueladen. so daß Transistor 712 sperrt und der Impuls Γ 3 zum Integrierglicd 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 Versorgungsgcbictcs des empfangenen Senders — wo die Empfangsfcldstärkc nur mit Unterbrechungen ausreichend ist. Das Pausenzeichen unterschreitet dann wiederholt kurzzeitig die Empfindlichkeitsschwellc — die Spannung I/O pendelt um den Schwellwcrt des Triggers 1

—, so daß in diesem Rhythmus eine Reihe von Impulsen Vi entstehen, die in der beschriebenen Weise über das Integrierglied die Anzeige ungenügender Empfangsbedingungen veranlassen.

Zur beschriebenen Schaltungsanordnung ist zu bemerken, daß ein Teil der erwähnten Baugruppen in einem Funkrufempfänger 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 dem betreffenden Funkrufempfänger zugeordneten Rufsignale ebenfalls Zcitbedingungen einzuhalten, und ferner muß die

Zahl der richtig erkannten Signalelemente bestimmt werden, wofür die Hilfsspannung U 2 und die Impulse U 3 in nicht dargestellter Weise benutzt werden. Die Pfeile lieben den Bezeichnungen LJ 2 und U 3 deuten diese weitere Verwendung an. Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen zusätzlichen Mittel beschränken sich daher auf die Baugruppen 4 bis 9 mit einer relativ geringen Anzahl von Bauelementen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wiH. gleichzeitig ein Teil des Empfängers mitüberwacht, denn nur wenn die Eingangsstufen, die das Pausenzeichen durchlaufen, in Ordnung sind, kann eine Anzeige für ausreichende Empfangsbedingungen erfol- &n

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur laufenden Überwachung der Empfangsfeldstärke und der Empfängerempfindlichkeit 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 ein Hochfrequenzträger für einen Anruf mit codierten niederfrequenten Signalen bestimmter zeitlicher Länge und in den Nachrichtenpausen mit einem Pausenzeichen mit anderer Niederfrequenz moduliert wird, wobei das Pausenzeichen während einer bestimmten Mindestzeit vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Demodulation des Hochfrequenzträgers gewonnene Niederfrequenzsignal einer Pausenzeichendetektionsschaltung, bestehend aus der Hintereinander- »° Schaltung eines Begrenzerverstärkers (B), eines auf die Pausenzeichenfrequenz abgestimmten Filters (PZ) und eines Gleichrichters (G), zugeführt wird und daß sowohl die Größe dieser so gewonnenen Gleichspannung mittels eines Vergleichen »5 (1) mit einem Schwellwert verglichen als auch ihr zeitliches Auftreten mittels Zeitgliedern (2, 7) überprüft wird und daß aus beiden Kriterien ein Anzeigekriterium (U 5) für die Empfangsbedingungen gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Wegfall des Pausenzeichens mittels eines ersten Zeitgliedes (2) für die Dauer eines Anrufes eine Gleichspannung (U 2) erzeugt wird, die die Anzeige ungenügender Empfangsbedingungen während dieser Zeit verhindert (NOR-SehaHung 4).

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines zweiten Zcitgliedes (7) die Mindestzeit überwacht wird, während der das Pausenzeichen ununterbrochen vorhanden sein muß.

4. Verfahren n^.ch den Ansp'iich^.. 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die aus dem Pausenzeichen gewonnene Gleichspannung *5 (L'!)) wiederholt kurzzeitig den Schwellwert unterschreitet, Impulse ausgelöst werden, die jeweils das Kriterium für ungenügende Empfangsbedingungen liefern, welche mit dem Integrierglied (9) gespeichert wird.