DE2360654C1 - Device for measuring distortions in the transmission of radio signals - Google Patents

Device for measuring distortions in the transmission of radio signals

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DE2360654C1
DE2360654C1 DE19732360654 DE2360654A DE2360654C1 DE 2360654 C1 DE2360654 C1 DE 2360654C1 DE 19732360654 DE19732360654 DE 19732360654 DE 2360654 A DE2360654 A DE 2360654A DE 2360654 C1 DE2360654 C1 DE 2360654C1
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Karl 8190 Wolfratshausen Kammerlander
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    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/20Measurement of non-linear distortion

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Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung von Verzerrungen aller Art, die durch Mehrwegeausbreitung eines vorzugsweise modulierten hochfrequenten Signals entstehen.The invention relates to a device for measuring distortions of all kinds caused by Multipath propagation of a preferably modulated high-frequency signal arise.

In den Funkfeldern erdgebundener Funksysteme treten neben dem direkten Ausbreitungsweg in vielen Fällen zusätzliche Umwege auf, die durch Reflektoren im Gelände verursacht werden. Bei ortsfesten Diensten kann der Einfluß von Umwegen durch entsprechende Antennenhöhe und Richtantennen minimalisiert werden. Bei mobilen Diensten hingegen ist die Situation für fast jeden Standort verändert, und es muß mit Signalverzerrungen aufgrund von Mehrwegeausbreitung gerechnet werden. Dies gilt auch für ortsfeste Funkverbindungen und sogar für Richtfunkverbindungen, in denen Signalverzerrungen durch nicht ausblendbare Umwege auftreten können.In the radio fields of earth-based radio systems, there are many in addition to the direct path of propagation Detect additional detours caused by reflectors in the area. For fixed services the influence of detours can be minimized by using appropriate antenna heights and directional antennas. In the case of mobile services, on the other hand, the situation has changed for almost every location, and it has to be Signal distortions due to multipath propagation are expected. This also applies to stationary ones Radio connections and even for directional radio connections in which signal distortions cannot be masked out Detours can occur.

Die Signalverzerrungen entstehen bei der vektoriellen Addition der aus verschiedenen Richtungen eintreffenden Signale. Durch die Addition entstehen sowohl Amplituden- als auch Laufzeitverzerrungen, die weiter unten ausführlich behandelt werden. Die Stärke der Verzerrungen hängt von der relativen Dämpfung des reflektierten Strahls zum direkten Signal und von der Längendifferenz zwischen Umweg und direktem Weg ab, bezogen auf die elektrische Länge eines Bits der übertragenen Information.The signal distortions arise with the vectorial Addition of the incoming signals from different directions. Arising from the addition both amplitude and time-of-flight distortions, which are discussed in detail below. The strenght the distortion depends on the relative attenuation of the reflected beam to and from the direct signal the difference in length between the detour and the direct route, based on the electrical length of a bit of the information transmitted.

In der Natur ist es äußerst schwierig, den Einfluß der auf die Verzerrung eingehenden Einzelparameter quantitativ zu erkennen, da es einerseits oft unmöglich ist, den Ausbreitungsmechanismus völlig klar zu analysieren und andererseits auch die Einzelparameter, wie Länge der Umwege und deren Dämpfung, während der Messung nicht variiert werden können. Betrachtet man die weiteren Umstände, wie witterungsabhängige Reflexionsdämpfung, die eine bestimmte Ausbreitungssituation tageszeitlich und auch von Tag zu Tag grundsätzlich verändern können und die mit der Messung verbundenen Umstände (wie Anreise mit Spezialfahrzeugen, die aus Gründen des Platzes wie auch der Stromversorgung immer äußerst beschränkte Situation des mitzuführenden Meßmittelparkes, der Tatsache, daß für Messungen von Phasen- und Laufzeitverzerrungen außer dem zu untersuchenden verzerrungsbehafteten Funkfeld keinerlei Referenzverbindung für die Radiofrequenz zu dem anderen Fahrzeug [Entfernung z. B. 30... 50 km] möglich ist), so wird klar, daß die Analyse der die Verzerrungen verursachenden Parameter auf diese Weise nur mit sehr hohem Zeit- und Kostenaufwand erreicht werden kann.In nature it is extremely difficult to determine the influence of the individual parameters involved in the distortion to be recognized quantitatively, since on the one hand it is often impossible to be completely clear about the propagation mechanism analyze and on the other hand also the individual parameters, such as length of detours and their attenuation, during the measurement cannot be varied. If one considers the further circumstances, such as weather-dependent Reflection attenuation, which a certain propagation situation during the day and also from day to day can fundamentally change and the circumstances associated with the measurement (such as arrival with Special vehicles that have always been extremely limited for reasons of space and power supply Situation of the measuring equipment park to be carried, the fact that for measurements of phase and Runtime distortions, apart from the radio field subject to distortion to be examined, no reference connection whatsoever for the radio frequency to the other vehicle [distance e.g. B. 30 ... 50 km] is possible), so it becomes clear that the analysis of the parameters causing the distortions in this way only with very high expenditure of time and money can be achieved.

Dies gilt für sämtliche Modulationsarten, insbesondere auch für die heute meistens verwendeten digitalen Modulationsarten.This applies to all types of modulation, especially to the digital ones that are mostly used today Modulation types.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, mit der es mit labormäßigen Mitteln möglich ist, sämtliche durch den Funkweg hervorgerufene Verzerrungen des Signals zu erkennen und zu analysieren.The invention is based on the object of specifying a device with which it can be used in a laboratory Means is possible to detect all distortions of the signal caused by the radio path and analyze.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß zur Simulation der Übertragungsstrecke das Signal einerseits (direkter Strahl) über eine einstellbare Dämpfungsleitung und ein einstellbares Phasenverzögerungsglied und andererseits (reflektierter Strahl) über wenigstens eine Verzögerungsleitung mit einstellbarer Laufzeit und ein Element zum Ausgleich von Grunddämpfungen auf eine Additionsschaltung mit nachfolgender Analysierungseinrichtung für die Verzögerung gegeben wird.This object is achieved in a device of the type described in that for Simulation of the transmission path, the signal on the one hand (direct beam) via an adjustable attenuation line and an adjustable phase delay element and on the other hand (reflected beam) via at least one delay line with adjustable delay time and an element for balancing basic attenuation on an addition circuit with a subsequent analysis device for the delay is given.

Um die bei tiefen Frequenzen leichter zu realisierenden Laufzeitleitungen auch bei höheren Frequenzen einsetzen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das HF-Signal zunächst auf eine tiefere Frequenzlage umgesetzt wird, die die Simulationseinrichtung durchläuft, um wiederum in die ursprüngliche Frequenzlage umgesetzt zu werden und wenn die beiden Frequenzumsetzerstufen von einem gemeinsamen Oszillator mit vorzugsweise einstellbarer Frequenz gespeist werden. Hierfür ist es vorteilhaft, die Laufzeitleitung als Ultraschall-Leitung mit beidseitig elektromechanischen Wandlern auszubilden.In order to achieve the delay lines, which are easier to implement at low frequencies, even at higher frequencies To be able to use it, it is advantageous if the RF signal is initially set to a lower frequency range is implemented, which the simulation device runs through to return to the original frequency position to be implemented and if the two frequency converter stages using a common oscillator preferably adjustable frequency are fed. For this it is advantageous to use the delay line as Train ultrasonic line with electromechanical transducers on both sides.

Zur Simulation schwieriger Ausbreitungsfelder werden vorteilhaft π Verzögerungsleitungen parallel oder/und in Serie durchgeschaltet.To simulate difficult propagation fields, π delay lines are advantageously switched through in parallel and / or in series.

Zweckmäßig werden zum Ausgleich der Grunddämpfungen des direkten Weges und des wenigstens einenIt is useful to compensate for the basic attenuation of the direct path and the at least one

3 43 4

Reflexionswegs einstellbare Dämpfungselemente in festgestellt, um die Laufzeit A t der Strecke Al verzögertReflection path adjustable damping elements in detected, delayed by the transit time A t of the distance Al

j edem Weg vorgesehen. ist und in der Empfangsantenne die Addition der beidenintended every way. and in the receiving antenna the addition of the two

Zur Nachbildung diffuser Reflexion wird die Ultra- Signale erfolgt, ergibt sich ein relativ einfachesIn order to simulate diffuse reflection, the ultra-signals are done, which results in a relatively simple one

schall-Leitung vorteilhaft, z. B. durch Anbringung von Prinzip-Ersatzschaltbild (F i g. 4).
Bohrungen, Abknickungen oder dergleichen, mit Mög- 5 Ein an Punkt 1 angelegtes Sendesignal erreicht einmal
sound line advantageous, z. B. by attaching the principle equivalent circuit diagram (Fig. 4).
Bores, kinks or the like, with possi- 5 5 A transmission signal applied to point 1 reaches once

lichkeiten zur Schallbrechung versehen. über eine direkte Verbindung (elektrische Länge =0)opportunities for sound refraction. via a direct connection (electrical length = 0)

Zur Simulation von Störungen jeder Art (ECM) ist es den Punkt 1' und parallel über eine VerzögerungsleitungTo simulate disturbances of any kind (ECM) it is point 1 'and in parallel via a delay line

vorteilhaft, Störungssignale in das zu simulierende mit der elektrischen Länge Al den Punkt Xa'. Damitadvantageous, disturbance signals in the to be simulated with the electrical length Al the point Xa '. In order to

Funkfeld einzublenden. herrscht an Punkt 1 a der gleiche elektrische Zustand wieFade in radio field. the same electrical state prevails at point 1 a as

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren 10 an 1'. Der Zustand la'ist um die Laufzeit der Strecke Al The invention is illustrated below with reference to FIGS. 10 at 1 '. The state la'is around the running time of the route Al

näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet: verzögert. Der Punkt 1 a entspricht somit dem Punkt a inexplained in more detail. In the drawing means: delayed. The point 1 a thus corresponds to the point a in

Fig. 1 zeigt das Prinzip der Mehrfachausbreitung Fig. 1.FIG. 1 shows the principle of multiple propagation in FIG. 1.

eines Funkstrahls; Im Addiernetzwerk Add, das der Empfangsantennea radio beam; In the adding network add that of the receiving antenna

Fig. 2 zeigt das Resultat der Überlagerung zweier entspricht, werden die beiden Komponenten 1' und la'Fig. 2 shows the result of the superposition of two corresponding, the two components 1 'and la'

Signale aus verschiedenen Richtungen; 15 addiert und ergeben den Empfängerpegel (SWR), der inSignals from different directions; 15 are added and result in the receiver level (SWR), which is set in

F i g. 3 zeigt das daraus resultierende Stehwellenver- F i g. 2 prinzipiell dargestellt ist.F i g. 3 shows the standing wave distortion resulting therefrom. 2 is shown in principle.

hältnis in Abhängigkeit von der Differenz Ap der Pegel In F i g. 5 ist die Einrichtung so dargestellt, wie sie fürratio as a function of the difference Ap of the level In F i g. 5 the device is shown as it is for

der beiden Signale; praktische Untersuchungen geeignet ist, d. h. alle an derof the two signals; practical investigations are suitable, d. H. all at the

F i g. 4 zeigt das Prinzip der Simulation der Ausbrei- Signalverzerrung beteiligten Parameter sind veränder-F i g. 4 shows the principle of simulating the propagation- Signal distortion parameters involved are changeable-

tung; 20 bar.tung; 20 bar.

F i g. 5 zeigt ein erweitertes Bild für die Messung nach Die Grunddämpfung im Funkfeld kann mittels derF i g. 5 shows an expanded image for the measurement according to The basic attenuation in the radio field can be determined by means of the

F i g. 4; Eichleitung 1 so weit verändert werden, daß bei allenF i g. 4; Attenuator 1 can be changed so far that all

F i g. 6 zeigt eine Meßeinrichtung, bei der vom Prinzip vorkommenden Signal-Geräuschabständen gemessenF i g. 6 shows a measuring device in which the signal-to-noise ratios occurring in the principle are measured

der doppelten Mischung zur Herabsetzung auf eine werden kann. Mit der z. B. in Schritten veränderlichenthe double mixture can be reduced to one. With the z. B. change in steps

niedrigere Zwischenfrequenz Gebrauch gemacht wird; 25 Verzögerungsleitung 2 kann jede gewünschte Umweg-lower intermediate frequency use is made; 25 Delay line 2 can take any desired detour

F i g. 7 zeigt ein Meßschaltbild für Mehr- oder länge Al eingestellt werden. Die VerzögerungsleitungF i g. 7 shows a measuring circuit diagram for length or length Al can be set. The delay line

Zweifachausbreitung; hat eine Dämpfung, die jeweils die Grunddämpfung 1Dual spread; has a damping that corresponds to the basic damping 1

Fig. 8 zeigt das Prinzip der diffusen Reflexion; erhöht. Mit der Eichleitung 3 wird die PegeldifferenzFig. 8 shows the principle of diffuse reflection; elevated. With the attenuator 3, the level difference

F i g. 9 zeigt das Nachbildungsprinzip der diffusen zwischen direktem Weg und Umweg so eingestellt, daßF i g. 9 shows the replication principle of the diffuse between direct route and detour so set that

Reflexion; 30 das gewünschte SWR entsteht. Die Lage eines MinimasReflection; 30 the desired SWR is created. The location of a minimas

Fig. 10 zeigt eine Erweiterung der Simulation für auf der Frequenzachse, bei dem 180° Phasenverschie-Fig. 10 shows an extension of the simulation for on the frequency axis, in which 180 ° phase shift

diffuseReflexion. bung herrscht (Fig.2), läßt sich mit Hilfe desdiffuse reflection. Exercise prevails (Fig. 2), can be with the help of the

Ein Funksignal nach Fig. 1, ausgesendet von A, Phasenschiebers 4 (Αφ = 360°) verstellen. DadurchA radio signal according to FIG. 1, transmitted by A, adjust phase shifter 4 (Αφ = 360 °). Through this

erreicht den Empfänger B sowohl auf dem direkten kann die Stehwellencharakteristik gegenüber einerreaches the receiver B both on the direct can the standing wave characteristic compared to a

Weg Si als auch auf dem Umweg 52. Der Umweg ist 35 festen Meßfrequenz (d.h. ohne Verstimmung vonPath Si as well as on the detour 52. The detour is 35 fixed measuring frequency (ie without detuning of

um die Wegdifferenz Al langer als der direkte Weg. Sender und Empfänger) kontinuierlich um den Abstandthe distance Al longer than the direct route. Transmitter and receiver) continuously by the distance

Dadurch wird das Signal auf dem Umweg verzögert. zweier Minima verschoben werden. Somit ist dieThis causes the signal to be delayed in a detour. two minima can be shifted. So the

Zwischen den beiden Empfangssignalen PX/P2 gibt es Messung der Signalverzerrungen an jedem beliebigenBetween the two received signals PX / P2 there is a measurement of the signal distortion at any one

somit einen Laufzeitunterschied, der bei der vektoriel- Punkt der Charakteristik möglich,thus a runtime difference that is possible at the vectorial point of the characteristic,

len Addition der beiden Signale bei gleichzeitiger 40 Will man z. B. alle kritischen Umwegdifferenzen Al len addition of the two signals at the same time 40. B. all critical detour differences Al

Variation der Frequenz von einer Mittenfrequenz k aus für alle in digitalen Funkaufgaben vorkommendenVariation of the frequency from a center frequency k for all that occur in digital radio tasks

zu einer Stehwellencharakteristik führt, wie in F i g. 2 Biraten nachbilden (ca. 0,1 kBd... 1 MBd), so müßten dieleads to a standing wave characteristic, as shown in FIG. To reproduce 2 Biraten (approx. 0.1 kBd ... 1 MBd), the

dargestellt. Der Unterschied zwischen Maxima und Verzögerungszeiten4izwischen ca. 0,5 μβεο und 5 msecshown. The difference between maxima and delay times is between approx. 0.5 μβεο and 5 msec

Minima, im folgenden SWR (Standing Wave Ratio) veränderbar sein. Die Realisierung von Umwegdifferen-Minima, in the following SWR (Standing Wave Ratio) can be changed. The realization of detour differences

genannt, hängt ab von der Differenz der Empfangspegel 45 zen um 1 μβεο macht mit Kabeln noch keine unlösbarencalled, depends on the difference in the reception level 45 zen around 1 μβεο does not yet make unsolvable with cables

ρ 1 und ρ 2. Der Frequenzabstand zwischen den Minima Schwierigkeiten. Da für digitale Funkgeräte hauptsäch- ρ 1 and ρ 2. The frequency spacing between the minima difficulties. Since digital radios are mainly

ist umgekehrt proportional der Wegdifferenz Al. lieh die digitale Sprachübertragung z.B. mittelsis inversely proportional to the path difference Al. borrowed the digital voice transmission e.g. by means of

c Vocoder und Deltamodulation (1,8 kBd/19,2 kBd) inter- c Vocoder and delta modulation (1.8 kBd / 19.2 kBd) inter-

I/= —jj. essiert, müssen Verzögerungszeiten von z. B. 25 bisI / = - yy. eats, delay times of z. B. 25 to

50 280 μβεϋ entsprechend Al von 7,5 bis 90 km realisiert50 280 μβεϋ realized according to Al from 7.5 to 90 km

Bei den Minima beträgt die Phasenverschiebung werden. Dazu werden vorteilhaft Ultraschallverzöge-At the minima the phase shift will be. For this purpose, ultrasonic delay

zwischen den Signalen 180°, bei den Maxima hingegen rungsleitungen verwendet.180 ° between the signals, but approximate lines are used for the maxima.

0°. Solche Verzögerungsleitungen bestehen im einfach-0 °. Such delay lines consist of the simple

Die Abhängigkeit des SWR von der Pegeldifferenz ist sten Fall, wie an sich bekannt, aus einem Stab, dessenThe dependence of the SWR on the level difference is the most common, as is known per se, from a rod, its

in F i g. 3 dargestellt. 55 Material die Schallwellen verzögert (z. B. Trolitul oderin Fig. 3 shown. 55 material that delays sound waves (e.g. Trolitul or

Zunächst muß noch einmal die Umwegsituation in Plexiglas) mit entsprechender Länge je nach gewünsch-First of all, the detour situation in Plexiglas) with the appropriate length depending on the desired

F i g. 1 betrachtet werden. Das Signal, welches zu einem ter Verzögerungszeit. Zur Umsetzung in SchallwellenF i g. 1 must be considered. The signal which at a ter delay time. For implementation in sound waves

bestimmten Zeitpunkt über den direkten Weg den werden beiderseits des Stabes piezoelektrische Wandlerat a certain point in time via the direct path which are piezoelectric transducers on both sides of the rod

Empfangsort erreicht, trifft zum selben Zeitpunkt über angebracht, die dann, wenn ein relativ breitesReached the receiving location, meets at the same time about attached, which then when a relatively broad

den Umweg an Punkt a ein. Dadurch herrscht zwischen eo Meßfrequenzband erforderlich wird, entsprechendthe detour at a point a. As a result, between eo measuring frequency band is required, accordingly

dem direkten Signal am Empfangsort und dem breitbandig sein müssen.the direct signal at the receiving location and which must be broadband.

Umwegsignal an Punkt a Laufzeit- und Phasengleich- Ein gewisser Nachteil von solchen Verzögerungslei-Detour signal at point a Time-of-flight and in-phase A certain disadvantage of such delay lines

heit. Nimmt man weiter an, daß zwischen den beiden tungen ist es, daß sie zwangsläufig an eine bestimmteNess. If one further assumes that between the two lines it is that they inevitably adhere to a certain one

Signalen völlige Amplitudengleichheit herrscht (gleiche Wandlerfrequenz, ζ. Β. 4 MHz, gebunden sind. DadurchSignals are completely equal in amplitude (same converter frequency, ζ. Β. 4 MHz, are bound

Streckendämpfung), so sind diese beiden Zustände 65 ist die Simulationsanordnung meistens nicht direkt imPath attenuation), then these two states 65 are usually not directly in the simulation arrangement

völlig identisch. interessierenden Frequenzbereich einsetzbar, sonderncompletely identical. frequency range of interest can be used, rather

Da das Umwegsignal am Empfangsort gegenüber muß z.B. in den Zwischenfrequenzgang der zuSince the detour signal at the receiving point opposite must e.g. in the intermediate frequency response of the to

dem direkten Signal am Empfangsort, wie schon untersuchenden Funkanlagen eingefügt werden.The direct signal at the receiving location, as already inserted into the radio systems that have already been investigated.

Um die Simulationsanordnung auch bei höheren Frequenzen einsetzen zu können, ist es notwendig, die eingangs erwähnte Doppelumsetzung anzuwenden. Ein Blockschaltbild für diese Anordnung ist in der F i g. 6 dargestellt.In order to be able to use the simulation arrangement also at higher frequencies, it is necessary to use the apply double implementation mentioned at the beginning. A block diagram for this arrangement is shown in FIG. 6th shown.

Das hochfrequente Radiosignal (225 bis 400 MHz) wird mittels eines Hilfsträger, erzeugt im Generator HG, in einem Mischer Ml in die Frequenzlage der Verzögerungsleitung 2, z. B. 4 MHz, umgesetzt, wie bisher verzögert und addiert und mit dem gleichen Hilfsträger und einem weiteren Mischer M 2 wieder in die ursprüngliche Radiofrequenzlage zurückgesetzt.The high-frequency radio signal (225 to 400 MHz) by means of a subcarrier, generated in the generator HG, in a mixer Ml into the frequency position of the delay line 2, z. B. 4 MHz, implemented as previously delayed and added and reset to the original radio frequency position with the same subcarrier and another mixer M 2.

Als Generator für den Hilfsträger wird hier, besonders wenn große Umwege Al untersucht werden (Minimaabstand Af sehr klein), vorteilhaft ein Synthesizer verwendet. Für kleine Al (großes Af) genügt ein üblicher Meßsender. Die absolute Frequenz dieses Hilfsgenerators hat wegen der doppelten Mischung keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Radiofrequenz, wohl aber kann man mit ihr die Betriebsfrequenz der Verzögerungsleitung verändern. Damit ist eine weitere, sehr vorteilhafte Möglichkeit zur kontinuierlichen Abtastung der Stehwellencharakteristik gegeben.As a generator for the subcarrier is here, especially if long detours Al are examined (Minimaabstand Af very small), advantageously a synthesizer used. A standard measuring transmitter is sufficient for small Al (large Af). Because of the double mixing, the absolute frequency of this auxiliary generator has no influence on the accuracy of the radio frequency, but it can be used to change the operating frequency of the delay line. This provides a further, very advantageous possibility for continuous scanning of the standing wave characteristics.

Es sei betont, daß damit im Prinzip die Anwendung der Simulation auf alle denkbaren Radiofrequenzen möglich ist.It should be emphasized that in principle this means that the simulation can be applied to all conceivable radio frequencies is possible.

Die bisherigen Blockschaltbilder beschränkten sich auf einen Umweg. Generell kann die Anlage beliebig erweitert werden, z. B. gemäß F i g. 7, und somit können auch schwierige Umwegsituationen simuliert werden. Es wird hier allerdings notwendig, jede Verzögerungsleitung L I bis Ln mit einer Eichleitung E1 bis En und einem Phasenschieber ψ 1 bis φη auszurüsten.The previous block diagrams were limited to a detour. In general, the system can be expanded as required, e.g. B. according to FIG. 7, and thus difficult detour situations can also be simulated. However, it is necessary here to equip each delay line L I to Ln with an attenuator line E 1 to En and a phase shifter ψ 1 to φη.

Für die Verwirklichung von Vorgängen, wie sie bei diffuser Reflexion (Länge der Reflektoren und stark strukturierte Oberfläche, z. B. bei Bergen und Hügeln, auch Waldrändern) auftreten, würde nach der in F i g. 7 betrachteten Methode einen relativ hohen Aufwand bedeuten. Deshalb wird als weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorgeschlagen, die diffusen Brechungsvorgänge in die Schall-Leitung selbst einzubauen.For the implementation of processes as they occur with diffuse reflection (length of the reflectors > λ and a strongly structured surface, e.g. in the case of mountains and hills, also forest edges), according to the method shown in FIG. 7 means a relatively high effort. It is therefore proposed as a further advantageous embodiment to incorporate the diffuse refraction processes into the sound line itself.

Ein Fall der diffusen Reflexion in einem Funkfeld ist in Fig.8 dargestellt. Die von einer Sendeantenne 11 ausgehenden Strahlen werden an einem strukturierten Reflektor 12 gebrochen und im Prinzip in alle Richtungen zerstreut. In Fi g. 7 sind in diesem Fall aber lediglich die Strahlen dargestellt, die wiederum eine Chance haben, die Empfangsantenne 13 zu treffen (schraffiertes Feld). Es ist leicht einzusehen, daß hierbei verschiedene Umweglängen auftreten. Der direkte Strahl wird durch ein Hindernis 14 zumindest stark gedämpft.A case of diffuse reflection in a radio field is shown in Fig. 8. The from a transmitting antenna 11 outgoing rays are refracted at a structured reflector 12 and in principle in all Directions scattered. In Fi g. 7 in this case, however, only the rays are shown, which in turn are a Have a chance to hit the receiving antenna 13 (hatched field). It is easy to see here that different detour lengths occur. The direct beam is at least strong through an obstacle 14 muffled.

Bei der Simulation muß das gleiche Ergebnis erzielt werden. Da die piezoelektrischen Wandler aber keine Punktstrahler, sondern Flächenstrahler sind, aus denen die Strahlen parallel austreten, muß eine andere Anordnung getroffen werden (siehe F i g. 9). Aus dem Wandler 15 treten parallele Strahlen aus. Bestimmte Strahlen haben die Chance, eine in die Verzögerungsstrecke eingebrachte Stoßstelle 16 (z.B. Loch) so zu treffen, daß sie von da aus zum Wandler 17 reflektiert werden. Damit erreichen nun ebenfalls Signale verschiedener Laufzeit den Wandler 17. Die beiden Anordnungen nach den Fig.8 und 9 besitzen damit ein äquivalentes Grundverhalten.The same result must be achieved in the simulation. But since the piezoelectric transducers do not Point emitters, but surface emitters from which the rays exit parallel, must be different Arrangement are made (see Fig. 9). Parallel beams emerge from the transducer 15. Certain Beams have the chance to close a joint 16 (e.g. hole) introduced into the delay section in this way meet that they are reflected from there to the transducer 17. This means that signals now also reach different levels Running time the converter 17. The two arrangements according to FIGS. 8 and 9 thus have a equivalent basic behavior.

Noch mehr Variationsmöglichkeiten bietet die Verzögerungsstrecke, wenn mehrere Stoßstellen (z. B. Lochreihe) mit entsprechender Neigung, bezogen auf die Anordnung der Wandler, so angeordnet werden, daß für die einzelnen Lochmittelpunkte bereits unterschiedliche Laufzeit herrscht, wie in F i g. 10 angedeutet Dabei wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls wieder nur einige Linien gezeichnetThe delay section offers even more variation options if several joints (e.g. Row of holes) with a corresponding inclination, based on the arrangement of the transducers, are arranged so that There is already a different transit time for the individual hole centers, as in FIG. 10 indicated here For the sake of clarity, only a few lines have been drawn again

Besonders viele Simulationsmöglichkeiten ergeben sich, wenn man verschiedene Verzögerungsleitungen nach Fig. 10 in einer Anordnung nach Fig.7 parallel oder teilweise auch in Serie schaltet.A particularly large number of simulation options arise when using different delay lines according to FIG. 10 in an arrangement according to FIG. 7 in parallel or partly switched in series.

Die Simulationsmöglichkeiten der Anlage (Fig.7) werden darüber hinaus noch entscheidend erweitert, wenn man über eine zusätzliche Eichleitung Störsignale (ECM) einblendet. Damit können nun sowohl Streckenstörungen, farbiges Rauschen und für taktische Simulationen alle erdenkbaren Arten von gezielten ÜCM-Störungen zusätzlich eingeblendet werden.The simulation options of the system (Fig. 7) are also significantly expanded if interfering signals (ECM) are faded in via an additional attenuator. This means that route disturbances, colored noise and, for tactical simulations, all conceivable types of targeted ÜCM disturbances can also be displayed.

Durchgeführte Messungen z. B. an der Anlage nach F i g. 4 machen das prinzipielle Streckenverhalten völlig klar. Zwischen Ein- und Ausgang kann man das Amplituden-, Phasen- und Laufzeitverhalten relativ einfach meßtechnisch erfassen. Damit ist der Ausbreitungsmechanismus prinzipiell mit den gebräuchlichen Mitteln der Filtertheorie darstellbar.Measurements carried out e.g. B. on the system according to F i g. 4 make the basic route behavior completely clear. The amplitude, phase and runtime behavior can be relative between input and output simply record it by measurement. This means that the propagation mechanism is basically the same as the usual one Means of filter theory can be represented.

Neben den bereits ausführlich geschilderten Simulationsmöglichkeiten für Funkfelder unter Einblendung von Störungen und ECM können weiterhin folgende Aufgaben sehr rationell bewältigt werden:In addition to the simulation options for radio fields that have already been described in detail, showing interference and ECM , the following tasks can still be managed very efficiently:

a) Klärung weiterer Ausbreitungs- und Verfahrensdetails und Untersuchung der verschiedenen Modulationsarten (Frequenzumtastung, Phasenumtastung, Amplitudenmodulation sowie eventuell Optimierung und Preamphasis etc.);a) Clarification of further propagation and process details and investigation of the various types of modulation (Frequency shift keying, phase shift keying, amplitude modulation and possibly optimization and preamphasis etc.);

b) Laboreinsatz für spezielle Funkanlagen unter Betriebsbedingungen;b) Laboratory use for special radio systems under operating conditions;

c) Erstellung von Meßeinrichtungen zur Prüfung des Verhaltens anderer Funksysteme bei Mehrwegeausbreitung (z. B. mobile Richtfunksysteme);c) Creation of measuring devices to test the behavior of other radio systems in the case of multipath propagation (e.g. mobile radio relay systems);

d) Erstellung von Meßeinrichtungen zur Serienprüfung von Geräten im Prüffeld;d) Creation of measuring devices for series testing of devices in the test field;

e) Meßeinrichtung zur Untersuchung und Ermitteln aller Parameter, die für die Entzerrung von bereits verzerrten Signalen nach Betrag und Phase in der Übertragungsfrequenzlage notwendig sind.e) Measuring device for examining and determining all parameters necessary for the equalization of already distorted signals according to amount and phase in the transmission frequency position are necessary.

Es lassen sich also mit dem dargestellten Funkfeld-Simulator eine große Zahl von schwierigen und normalerweise äußerst umständlich zu gewinnenden Informationen relativ einfach erreichen.With the radio field simulator shown, a large number of difficult and information that is usually extremely cumbersome to obtain is relatively easy to obtain.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur Messung von Verzerrungen aller Art, die durch Mehrwegeausbreitung eines vorzugsweise modulierten hochfrequenten Signals entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Simulation der Übertragungsstrecke das Signal einerseits (direkter Strahl) über eine einstellbare Dämpfungsleitung und ein einstellbares Phasenverzögerungsglied und andererseits (reflektierter Strahl) über wenigstens eine Verzögerungsleitung mit einstellbarer Laufzeit und ein Element zum Ausgleich von Grunddämpfungen auf eine Additionsschaltung mit nachfolgender Analysierungseinrichtung für die Verzerrungen gegeben wird.1. Device for measuring distortions of all kinds caused by multipath propagation of a preferably modulated high-frequency signal arise, characterized in that To simulate the transmission path, the signal on the one hand (direct beam) via an adjustable Attenuation line and an adjustable phase delay element and on the other hand (reflected Beam) via at least one delay line with adjustable transit time and an element for Compensation of basic attenuation on an addition circuit with subsequent analysis device for the distortion is given. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zunächst auf eine Frequenzumsetzerstufe, dann auf die Funkfeldnachbildung, dann wiederum auf eine Frequenzumsetzerstufe gegeben wird und daß die beiden Frequenzumsetzerstufen von einem gemeinsamen Oszillator mit vorzugsweise einstellbarer Frequenz gespeist werden. 2. Device according to claim 1, characterized in that the signal is initially transmitted to a frequency converter stage, then on the radio field simulation, then again on a frequency converter stage and that the two frequency converter stages are fed by a common oscillator with preferably adjustable frequency. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung mit veränderbarer Laufzeit als Ultraschall-Leitung mit beidseitigen elektromechanischen Wandlern ausgebildet ist.3. Device according to claim 2, characterized in that the line with variable transit time is designed as an ultrasonic line with electromechanical transducers on both sides. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Simulation schwieriger Ausbreitungsfelder η Verzögerungsleitungen parallel oder/und in Serie geschaltet werden.4. Device according to claim 3, characterized in that η delay lines are connected in parallel and / or in series to simulate difficult propagation fields. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Grunddämpfungen des direkten Weges und des wenigstens einen Reflexionswegs einstellbare Dämpfungselemente in jedem Weg vorgesehen sind.5. Device according to claim 4, characterized in that to compensate for the basic attenuation the direct path and the at least one reflection path adjustable damping elements in are provided for each path. 6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachbildung diffuser Reflexionen die Ultraschall-Leitung beispielsweise durch Anbringung von Bohrungen, Abknickungen oder dergleichen mit Möglichkeiten zur Schallbrechung versehen ist.6. Device according to claim 3, characterized in that to simulate diffuse reflections the ultrasonic line, for example, by making holes, kinks or the like is provided with possibilities for sound refraction. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3,5 oder7. Device according to one of claims 3.5 or 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Simulation von Störungen jeder Art (ECM) Störsignale in das simulierte Funkfeld eingeblendet werden.6, characterized in that interference signals are faded into the simulated radio field to simulate interference of any kind (ECM).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11445393B2 (en) 2018-04-10 2022-09-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Method and device for adjusting at least one parameter of a communication system

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US11445393B2 (en) 2018-04-10 2022-09-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Method and device for adjusting at least one parameter of a communication system

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