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Sprechfunksystem Die Erfindung betrifft ein Sprechfunksystem mit
einer ortsfesten Zentralstation, zu der ein Sender und mindestens zwei an verschiedenen
Stellen angeordnete ortsfeste Funkempfänger gehören, und mit mindestens einem mobilen
Funksende- und -empfangsgerät, dessen Funksignale von mindestens einem der ortsfesten
Funkempfänger empfangen werden können, wobei jedem ortsfesten Funkempfänger ein
Geber zum Erzeugen einer von der jeweiligen Rauschspannung des ortsfesten Funkempfängers
abhängigen Geberspannung zugeordnet ist, die zusammen mit den von dem ortsfesten
Funkempfänger empfangenen und demodulierten Funksignalen des mobilen Funksende-
und -empfangsgerätes einer Vergleichsschaltung der Zentralstation zugeleitet wird,
welche die der jeweils geringsten Rauschspannung entsprechende Geberspannung feststellt
und das zu dieser Geberspannung gehörende demodulierte Funksignal zur weiteren Verwendung
in der Zentralstation freigibt.
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Soll eine Funkzentrale ein größeres Versorgungsgebiet mit zahlreichen
mobilen Sprechfunkteilnehmern erfassen, so wird das Versorgungsgebiet zweckmäßigerweise
in mehrere kleinere Gebiete mit je einem zu der Funkzentrale gehörenden ortsfesten
Funkempfänger aufgeteilt
aufgeteilt. Auf diese Weise treffen die
an die Funkzentrale gerichteten Funksignale eines mobilen Funksende- und -empfangsgerätes
eines Teilnehmers in der Regel bei mindestens zwei ortsfesten F&nkempfängern
gleichzeitig ein, und zwar den unterschiedlichen Längen und Eigenschaften der flbertragungsstrecken
zwischen dem mobilen Funksende- und -empfangsgerät und den ortsfesten Funkempfängern
entsprechend mit unterschiedlicher Feldstärke bzw. in unterschiedlicher Qualität.
In den ortsfesten Funkempfängern werden die empfangenen Funksignale demoduliert
und zum Beispiel über je ein Leitungspaar einer Vermittlungseinrichtung der Funkzentrale
zugeführt, die im folgenden ortsfeste Zentralstation genannt wird.
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Aus der Funkschau 1971, Heft 8, S. 234, ist ein Funksprechnetz mit
optimaler Verständlichkeir, bekannt, bei dem der Vermittlungseinrichtung eine Vergleichseinrichtulg
zugeordnet wird, die automatisch nur jeweils dasjenige Leitungspaar mit der Vermittlungseinrichtung
verbindet, das die demodulierten Funksignale mit dem geringsten Rauschen führt.
Die bekannte Vergleichseinrichtung arbeitet folgendermaßen: In den ortsfesten Funkstationen
wird aus dem Signal -Rausch-Verhältnis des empfangenen Anrufsignals je ein Tonsignal
gebildet, das simultan zu den in der ortsfesten Funkstation demodulierten Funksignalen
über je eine Zweidrahtleitung übertragen wird. Alle Zweidrahtleitungen enden an
der Vergleichseinrichtung, die das beste demodulierte Funksignal aussortiert und
die übrigen Funksignale unterdrückt. Der Auswahlvorgang wiederholt sich alle 12,5
ms. fieber das jeweils ausgewählte Leitungspaar wird dann der Verkehr in beiden
Richtungen abgewickelt.
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Das
Das bekannte Prinzip hat verschiedene Nachteile,
wozu im uesentlichen die Benutzung einer Tonfrequenzspannung als von dem Signal-Rausch-Verhältnis
abhängige Spannung gehört. Um die genannte Tonfrequenz von den demodulierten Funksignalen
in der Vergleichsschaltung zu unterscheiden, müssen aufwendige Selektionsmittel
bereitgestellt werden. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß der Vergleich
nur alle 12,5 ms vorgenommen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sprechfunksystem der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem man ohne eine Tonfrequenzspannung als
rauschabhängige Spannung auskommt und bei d-em der Vergleich ununterbrochen stattfindet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Sprech-funksystem der
eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß in jedem Geber der ortsfesten Funkempfänger
als Geberspannung eine Gleichspannung gebildet wird, deren Augenblickswert in einem
umgekehrten Verhältnis zu dem jeveiligen Wert der Rauschspannung des ortsfesten-Bunkempfängers
steht und daß die Vergleichsschaltung der Zentralstation alle eintreffenden Gleichspannungen
ununterbrochen miteinander vergleicht und selbsttätig diejenige Gleichspannung mit
dem größten Wert feststellt und die festgestellte Gleichspannung an eine Scshalteinrichtung
weiterleitet, die das zuedieser Gleichspannung gehörende demodulierte Funksignal
freigibt.
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Das Prinzip
Das Prinzip sowie nähere Einzelheiten
der Erfindung werden an Hand mehrerer Blockschaltbilder erläutert. In der Zeichnung
bedeuten Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den prinzipiellen Aufbau eines Sprechfunksystems
nach der Erfindung zeigt, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Gebers für einen ortsfesten
Funkempfänger, Fig. 3 ein Schaltbild eine Modulators für einen Geber eines ortsfesten
Funkempfängers und Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vergleichseinrichtung für eine
Zentralstation.
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In dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 bedeutet der von einer strichpunktierten
Linie umgebene Schaltungsteil eine ortsfeste Zentralstation 1, zu der ein in dem
Blockschaltbild durch gestrichelte Linien eingerahmter Sender 2 und zwei ortsfeste
Funkempfänger 3, 4 mit je einer Empfangsantenne 5, 6 gehören.
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Mit 7 ist ein, zum Beispiel in ein Kraftfahrzeug eingebautes, mobiles
Funksende- und -empfangsgerät bezeichnet, das mit seiner Sende-Empfangsantenne 8
die über eine Sendeantenne 9 des Senders 2 abgestrahlten Funksignale 10 (durch eine
gestrichelte Linie symbolisiert) empfangen und eigene Funksignale 11 ausstrahlen
kann.
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Das mobile
Das mobile Funksende- und -empfangsgerät
7 ist in Fig. 1 stellvertretend für eine bestimmte Zahl von der ortsfesten Zentralstation
1 zugeordneten mobilen Funksende- und -empfangsgeräten gezeigt, wobei das Operations
gebiet der mobilen Funksende- und -empfangsgeräte in mehrere - in dem Beispiel gemäß
Fig. 1 in zwei - Bereiche aufgeteilt ist. Zu jedem Bereich gehört ein ortsfestes
Funkempfangsgerät 3, 4.
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Ein in ein Kraftfahrzeug eingebautes mobiles Funksende- und -empfangsgerät
7 kommt in der Regel in den Empfangsbereich von mindestens zwei ortsfesten Funkempfängern
3, 4.
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Die von den beiden ortsfesten Funkempfängern' 3, 4 empfangenen Funksignale
11 eines mobilen Funksende- und -empfangsgerätes 7 treffen unter Umständen mit verschieden
hohen Pegeln ein, so daß es erwünscht ist, von den in den ortsfesten Funkempfangsgeräten
demodulierten Funksignalen nur jeweils diejenigen an eine zu dem Sender 2 gehörende
Vermittlungsstelle 12 weiterzuleiten, welche mit dem geringsten Rauschen behaftet
sind. Zu diesem Zweck besitzt jedes ortsfeste Funkempfangsgerät 3, 4 einen Geber
13, 14, der an seinem Ausgang 15, 16 eine Gleichspannung abgibt, deren Augenblickswert
in einem umgekehrten Verhältnis zu dem jeweiligen Wert der Rauschspannung des ortsfesten
Funkempfängers steht. ilat also beispielsweise das mit dem ortsfesten Funkempfänger
3 empfangene Funksignal 11 einen verhältnismäßig hohen Pegel, dann ist das Rauschen
in dem ortsfesten Funkempfänger gering. Aus diesem
diesem geringen
Rauschen bildet der Geber 13 eine verhältnismäßig hohe Gleichspannung. Die Gleichspannung
jedes Gebers 13, 14 wird mit dem ebenfalls am Ausgang 15, 16 vorhandenen zugehörigen
demodulierten Funksignal moduliert und zum Beispiel über je eine Zweidrahtleitung
17, 18 an je einen Eingang 19, 20 einer zu dem Sender 2 gehörenden Vergleichsschaltung
21 geführt, die durch einen Vergleich der Gleichspannungen diejenige mit dem jeweils
größten Spannungswert feststellt und das zu dieser Gleichspannung gehörende demodulierte
Funksignal an die Vermittlungsstelle 12 weiterleitet. In Fig. 1 ist das an sich
elektronisch ausgeführte Durchschalten durch einen elektromechanischen Umschalter
22 in dem Schaltungssymbol der Vergleichseinrichtung 21 angedeutet. Ein Sendeteil
23 dient in Verbindung mit der Sendeantenne 9 zum Aussenden der für das mobile Funksende-
und -empfangs gerät 7 bestimmten Funksignale.
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Die aus dem Rauschen der ortsfesten Funkempfänger -3, 4 eine Gleichspannung
bildenden Geber 13, 14 haben beispielsweise folgenden, aus Fig. 2 ersichtlichen
Schaltungsaufbau.Ein erster Eingang 24 des Gebers 13 steht mit einem Zwischenfrequenzteil
des ortsfesten Funkempfängers 3 (Fig. 1) derart in Verbindung, daß ihm das bei eingeschaltetem
ortsfesten Funkempfänger 3 auftretende Rauschen des Empfängers zugeführt wird. Auf
den ersten Eingang 24 des Gebers 13 folgt eine Reihenschaltung aus einem Verstärker
25, einem Filter 26, einem weiteren Verstärker einer Trennstufe 28, einem Gleichrichter
29, einem Differenzverstärker 30 (Operationsverstärker) und einem Modulator 31.
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Ein zweiter
Ein zweiter Eingang 32 des Gebers 13 ist
mit einem Wechselstrom-.
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anschluß 13 zum Zuführen der in dem ortsfesten Funkempfänger 3 demodulierten
Funksignale des mobilen Funksende- und -empfangsgerätes 7 verbunden. An einen Ausgang
34 des Modulators 31, der gleichzeitig der Ausgang des Gebers 13 ist, schließt sich
die Zweidrahtleitung 17 an; vgl. Fig. 1.
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Zu dem Geber 13 gemäß dem Blockschaltbild in Fig. 2 ist im einzel
nen folgendes zu sagen Der Verstärker 25 verstärkt das in dem Zwischenfrequenzteil
des ortsfesten Funkempfängers 3 auftretende Rauschen. Da das Rauschen als Kriterium
für die Qualität der Funkverbindungen zwischen dem mobilen Funksende- und -empfangsgerät
7 und den ortsfesten Funkempfängern 3, 4 dienen soll, darf es weder die Zwischenfrequenz
des ortsfesten Funkempfängers noch die Hodulationsfrequenzen der mit den ortsfesten
Funkempfängern 3, 4 empfangenen Funksignale 11 enthalten. Deshalb schließt sich
an den Verstärker 25 das Filter 26, zum Beispiel ein Bandpaßfilter, an, das nur
einen bestimmten Frequenzbereich oberhalb der höchsten Modulationsfrequenz der Funksignale
und unterhalb der Zwischenfrequenz der ortsfesten Funkempfänger durchläßt. Beträgt
beispielsweise die höchste Modulationsfrequenz etwa 3 kllz und die Zwischenfrequenz
etwa 340 kllz.
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so hat das Filter vorzugsweise einen Durchlaßbereich von 40 kllz
bis 90 kz. Damit ist sichergestellt, daß im Geber nur das Rauschen ausgewertet wird.
Der sich an das Filter 26 anschließende weitere Verstärker 27 weist keine Besonderheiten
auf. Die Verstärker 25 und 27
und 27 erhalten ihre Betriebsspannung
aus dem ortsfesten Funkgerät 3, wobei ein Pol der Spannungsquelle mit Masse bzw.
Erde verbunden ist. Da der Ausgang 34 des Gebers 13 aus weiter unten erläuterten
Gründen erdfrei sein muß, schließt sich an den weiteren Verstärker 27 die Trennstufe
28 an, die das Masse- bzw.
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Erdpotential von den folgenden Stufen des Gebers fernhält. Der mit
der Trennstufe 28 verbundene Gleichrichter 29 richtet die Rauschspannung gleich,
so daß eine dem jeweiligen Rauschen etwa proportionale Gleichspannung erhalten wird.
Diese Gleichspannung wird dem Differenzverstärker 30 zugeführt, der eine erdfreie
Spannung als Betriebsspannung erhält und die Gleichspannung derart verstärkt, daß
seine Ausgangsspannung mit zunehmender Gleichspannung am Eingang abnimmt, das heißt,
daß der Differenzverstärker 30 bei der größten Rauschspannung (- schlechte Übertragungsqualität
der Funksignale l1) die kleinste Gleichspannung und bei der kleinsten Rauschspannung
die größte Gleichspannung abgibt. Die von dem Differenzverstärker 30 gelieferte
Gleichspannung wird einem Gleichspannungsanschluß 35 des Modulators 31 zugeführt.
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Der Modulator 31 bestehtobeispielsweise aus einem übertragers 36 Fig.
3) mit zwei in Reihe geschalteten Primärwicklungen 37, deren nicht verbundene Wicklungsenden
den Wechselspannungsanschluß 35 bilden, sowie mit zwei über einen Kondensator 38
in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen 3t. Die Anschlüsse des Kondensators 38
bilden den Gleichspannungsanschluß 35 des Modulators 31 und die nicht mit dem Kondensator
38 verbundenen- Wicklungsendcn den den Ausgang 34
den Ausgang 34,
der mit der Zweidrahtleitung 17 verbunden ist.
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Das Fernhalten des Erdpotentials des ortsfesten Funkempfängers 3 von
den der Trennstufe 28 (Fig. 2) folgenden Stufen des Gebers 13 hat den Zweck, Erdpotentialunterschiede
zwischen dem Geber und der über eine, beispielsweise mehrere Kilometer lange, Zweidrahtleitung
17 angeschlossenen Vergleichseinrichtung 21 (Fig. 1) des Senders 2 zu vermeiden.
Etwa vorhandene Potentialunterschiede würden den Spannungsbereich mittels der Vergleichseinrichtung
21 verfälschen.
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Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise einer Vergleichseinrichtung
21 erldutert, vgl. Fig. 4 An den Eingängen 19, 20 der Vergleichseinrichtung 21 liegt
je eine über die Zweidrahtleitungen 17, 18 herangeführte modulierte Gleichspannung.
Jedem Eingang 19, 20 ist ein Demodulator 39, 40 mit je zwei Ausgängen 41, 42 bzw.
43, 44 zugeordnet. Die Demodulatoren 39, 40 trennen die Gleichspannungen von den
demodulierten Funksignalen, wobei die Gleichspannungen an den Ausgängen 41, 43 und
die demodulierten Funksignale an den Ausgängen 42, 44 der Demodulatoren 39, 40 abgenommen
werden können. Mit den Ausgängen 41, 43 für die Gleichspannungen ist je eine Basis
je eines Transistors 45, 46 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 45, 46 liegen
über je einen Widerstand 47, 48 an einem den Transistoren gemeinsamen, z. B. positiven
Gleichspannungspotential und die Ermitter
Emitter über einen gemeinsamen
Emitterwiderstand 49 an Masse.
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Der masseabgewandte Anschluß des Emitterwiderstandes 49 steht mit
einer Bezugsspannungsquelle in Verbindung, und zwar ist ein zwischen einem, z. B.
positiven, Pol und Nasse liegender Spannungsteiler aus einem festen Widerstand 50
und einem vorzugsweise einstellbaren Widerstand 51 vorgesehen. An den miteinander
verbundenen Anschlüssen der Widerstände 50, 51 wird eine als Bezugsspannung dienende,
z. B. positive, Spannung abgegriffen, die über eine Diode 52 an dem Emitterwiderstand
49, d. h. zwischen einem Schaltungspunkt 53 und Masse liegt. Die Diode 52 ist für
die am Spannungsteiler abgegriffene Spannung in Durchlaßrichtung gepolt.
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Die Ausgänge 42 und 44 der Demodulatoren 39, 40 stehen mit der Basis
je eines weiteren Transistors 54, 55 in Verbindung. Während die Kollektoren der
weiteren Transistoren an einem gemeinsamen festen, z. B. positiven, Potential l
egen, sind deren Emitter über je einen Emitterwiderstand 56, 57 mit der Masse verbunden.
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Zwischen dem Emitter jedes der weiteren Transistoren 54, 55 und dem
zugehörigen Emitterwiderstand 56, 57 zweigt je eine Leitung ab, die mit je einem
Eingang 58, 59 eines Verstärkers 60 verbunden ist. Von einem Ausgang 61 des Verstärkers
60 führt eine Verbindung zu der Vermittlungsstelle 12 (vgl. Fig. 1), die einen Lautsprecher
62 zur-Wiedergabe der demodulierten Funksignale enthält.
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Zwischen
Zwischen dem Kollektor jedes Transistors
45, 46 und der Basis jedes weiteren Transistors 54, 55 befindet sich ein elektronischer
Schalter 63, 64, der in einer Schalterstellung den Ausgang 42 bzw. 44 mit Masse
verbindet.
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Empfangen zum Beispiel beide ortsfesten Funkempfänger 3, 4 Funksignale
11 des mobilen Funksende- und -empfangsgerätes 7, so liegen an den Eingängen 19,
20 der Vergleichsschaltung 21 die mit dem demodulierten Funksignal modulierten und
von dem jeweiligen Rauschen des ortsfesten Funkempfängers abhängigen Gleichspannungen.
Die an den Ausgängen 41, 43 der Demodulatoren 39, 40 auftretenden Gleichspannungen
haben angenommenerweise zu einem bestimmten Zeitpunkt verschieden hohe Werte, z.B.
die Gleichspannung an dem Ausgang 41 etwa 2,5 V und die Gleichspannung an dem Ausgang
43 etwa 3,5 V. Das mittels des einstellbaren Widerstandes 51 eingestellte Gleichspannungspotential
an dem Schaltungspunkt 53 betrage 2 V.
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Unter den vorgenannten Umständen kann die Emitter-Kollektorstrecke
des Transistors 45 nicht in den niederohmigen Zustand übergeführt werden, weil das
an der Basis liegende Gleichspannungspotential nur 2,5 V beträgt und der Spannungsabfall
von 0,7 V an der Basis-Emitterstrecke des Transistors 45 verhindert, daß zwischen
Basis und Emitter eine positive Potentialdifferenz auftritt, die nötig wäre, um
den Transistor in die Leitphase umzusteuern
umzusteuern. Sein Kollektorpotential
ist in diesem Fall so groß, daß der elektronische Schalter 63 den Ausgang 42 des
Demodulators 39 mit Masse verbindet; vgl. die aus dem Schaltungssymbol des elektronischen
Schalters 64 hervorgehende Schalterstellung.
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Die demodulierten Funksignale am Ausgang 42 werden somit kurzgeschlossen
und können den weiteren Transistor 54 nicht steuernd beeinflussen.
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Anders liegen die Verhältnisse bei dem Transistor 46. hier beträgt
das Gleichspannungspotential an der Basis 3,5 V, wodurch der Transistor 46 derart
gesteuert wird, daß seine Emitter-Kollektorstrecke verhältnismäßig niederohmig wird.
An seinem Emitter stellt sich dann ein Gleichspannungspotential ein, welches gleich
dem Basispotentialvermindert um den Spannungsabfall an dem Übergang von der Basis
zum Emitter ist und demnach 3,5 - 0,7 - 2,8 V beträgt.
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Der Transistor 46 kann erst dann wieder umgesteuert werden, wenn an
dem anderen Ausgang 41 des Demodulators 39 oder an einem entsprechenden Ausgang
von weiteren, in Fig. 4 nicht dargestellten Demodulatoren, die zu weiteren in Fig.
1 nicht dargestellten ortsfesten Funkempfängern gehören, eine Gleichspannung von
mindestens etwas mehr als 3,5 V liegt.
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Geht unter den obengenannten Voraussetzungen die Emitter-Kollektorstrecke
des Transistors 46 von einem verhältnismäßig hochohmigen
hochohmigen
in den verhältnismäßig niederohmigen Zustand über, so verändert sich das Kollektorpotential
des Transistors 46 derart, daß der elektronische Schalter 64 geöffnet wird. Dadurch
gelangen die demodulierten Funksignale vom Ausgang 44 des Demodulators 40 an die
Basis des weiteren Transistors 55, in welchen die Signale verstärkt werden. Am Ermitterwiderstand
57 werden die verstärkten demodulierten Funksignale abgenommen und dem Eingang 59
des Niederfrequenzverstärkers 60 zugeführt. Mit dem Lautsprecher 62 in der Vermittlungsstelle
12 können die demodulierten Funksignale hörbar gemacht und in der üblichen Weise
ausgewertet werden.
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Die in Fig. 4 durch dünne strichpunktierte Linien eingerahmten Schaltungsteile
gehören zu je einem Schaltverstärker 65, 66, dessen Besonderheit darin liegt, daß
er einen verhältnismäßig hochohmigen Eingang für den Gleichstrom hat. Auf diese
Weise kann der Gleichstromwiderstand der Zweidrahtleitungen 17, 18 auch sehr hoch
sein, ohne daß dadurch die über die Zweidrahtleitungen 17, 18 übertragene rauschspannungsabhängige
Gleichspannung verfälscht wird. Der Niederfrequenzverstärker 60 kann im übrigen
mit einer Schwellwerteinrichtung versehen sein, die dafür sorgt, daß die demodulierten
Funksignale nur dann verstärkt werden, wenn ihr Pegel einen bestimmten Wert, z.B.
0,4 mV, überschreitet. Damit wird vermieden, daß schon Signale, die nur durch Übersprechen
von einer Zweidrahtleitung 17, 18 auf eine andere gelangt sind, verstärkt werden.