DE2407956C3 - Mikrowellen-Sendeempfangsgerät - Google Patents

Description

7. Femübertragungssystem mit einem Paar

Sendeempfangsgeräten nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Umschaltvorrichtung (62) in einem der Sendeempfangsgeräte den automatischen Frequenzsteuerkreis (60) an den Oszillator (14) anschließt und daß die zweite Umschaltvorrichtung (62) in dem anderen Sendeempfangsgerät die Gleichspannungsquelle (64) an den Oszillator (14) anschließt

8. Femübertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Umschaltvorrichtungen (44) derart eingestellt sind, daß in einem der Sendeempfangsgeräte die erste Umschaltvorrichtung (44) den Ausgang des FM-Empfängers (36) an den einen Eingang der Summiereinrichtung (46, 48, !>0, 52) anschließt und daß in dem anderen Sendeempfangsgerät die erste Umschaltvorrichtung (44) den Ausgang des FM-Empfängers an den anderen Eingang der Summiereinrichtung anschließt

Die Erfindung beitrifft ein Mikrowellen-Sendeempfangsgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Um das Verlegen,von Kabeln zu vermeiden, etwa bei Übertragungen von Schiff zu Schiff oder bei Kurzstrekkenübertragungen zwischen verschiedenen Gebäuden in Städten, werden seit langem Funk-Sendeempfangsgeräte benutzt Seii kurzem werden für Sendeempfangsverbindungen Frequenzen in der Größenordnung von einigen Gigahertz benutzt um eine störende Beeinflussung zwischen einer Nachrichtenverbindung und einer anderen zu verhindern und um die Oberfüllung der verschiedenen Frequenzbänder zu verringern. Wenn die Frequenzen der Sendeempfangsgeräte in dem Bereich von mehreren Gigahertz liegen, müssen die für ihre Frequenzsteuerung verwendeten Oszillatoren entweder Klystrons oder Festkörperosziftaloren sein (Gunn, Impatt Oszillator/Vervielfacher, usw.), welche sehr teuer sind und einen beachtlichen Teil der Kosten eines Sendeempfangsgerätes ausmachen.

Mikrowellen-Sendeempfangsgeräte der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der US-PS 27 04 362 bekannt Diese benutzen jeweils nur einen Oszillator, welcher sowohl das zu sendende Signal erzeugt als auch als Hilfsoszillator zur Demodulation des empfangenen Signals in einer Mischstufe dient deren Ausgangssignal sowohl das gesendete Modulationssignal als auch das empfangene Modulationssignal enthält Die Mischstufe besteht aus einem Demodulator, dessen Ausgang mit einem Modulationssignalempfänger verbunden ist der äußerst selektiv ist damit nur das Empfängermodulationssignal aufgenommen und das Sendermodulationssignal ausgelöscht wird. Auf diese Weise ist es nicht immer möglich, eine vollständige Auslöschung des im Empfängerausgangssignal unerwünschten Sendermodulationssignals sicherzustellen. Außerdem ist es erforderlich, daß die Oszillatoren in zwei zusammenarbeitenden Sendeempfangsgeräten hochstabil arbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes, preisgünstiges und zuverlässigeres Mikrowellen-Sendeempfangsgerät zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Das Sendeempfangsgerät nach der Erfindung enthält eine Schaltung zum Auslöschen des Sendermodulationssignals im Ausgangssignal des FM-Empfängers und es benutzt das Ausgangsssignal desselben zum Steuern der Amplitude des dem Oszillator zugeführten Sendermodulationssignals. Dadurch wird eine automatische Verstärkungssteuerung innerhalb des gesamten Systems erreicht und eine vollständige Auslöschung des im Empfängerausgangssignal unerwünschten Sendermodulationssignah sichergestellt Die Erfindung schafft ein relativ billiges, vollkommen zuverlässiges Sendeempfangsgerät, welches in Daten- und Fernsprechverbindungen mit anderen gleichen Sendeempfangsgeräten benutzt werden kann. Das Gerät nach der Erfindung kann mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden, weil es eine unsymmetrische Mischstufe enthält Die Anwendung eines automatischen Verstärkungssteuerkreises nit Rückkopplung auf das gesamte System ermöglicht die vollständige Auslöschung der Sendermodulation im Empfängerausgangssignal, so daß die Sendeempfangsgeräte nach der vorliegenden Erfindung nicht nur für Sprache (bei deren Übertragung ein bestimmter Betrag an Kreuzmodulation zugelassen werden kann), sondern auch in Digitaldatenübertragungsverbindungen verwendet werden können, bei welchen Übersprechen im wesentlichen nicht toleriert werden kann.

Weiterbildungen des Sendeempfangsgerätes nach der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Danach kann die Schaltung zum Auslöschen des Sendermodulationssignals irn Empfängerausgangssignal umschaltbar sein, um verschiedene Polaritäten des Ausgangssignals des FM-Empfängers zu verarbeiten, je nach dem, ob das betreffende Sendeempfangsgerät oberhalb oder unterhalb seiner Empfangsfrequenz sendet Ferner wird in dem Sendeempfangsgerät das Ausgangssignal des FM-Empfängers verwendet um eine automatische Frequenzsteuerung des Oszillators eines Sendeempfangsgeräts in einem Paar zusammenarbeitender Sendeempfangsgeräte vorzunehmen. Dadurch wire die Notwendigkeit des hochstabilisierten Betriebs der Oszillatoren in zusammenarbeitenden Sendeempfangsgeräten vermieden, indem ein Sendeempfangsgerät dem anderen Sendeempfangsgerät nachgeführt wird, dessen Frequenz nur grob gesteuert wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung in Form eines vereinfachten Blockschaltbildes dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Zu sendende Signale, welche die Sendereingangsmodulationssignale darstellen, werden auf einer Signalleitung 2 einem Verstärker 4 mit veränderlicher Verstärkung zugeführt Die Signale auf der Leitung 2 können analoge Signale, wie etwa Sprache oder Telemetriedaten, oder digitale Signale sein. Der Verstärker 4 spricht auf ein Signal zur automatischen Verstärkungssteuerung an, welches auf einer Leitung 6 ansteht, um auf der Leitung 8 Modulationssignale zu erzeugen, deren Verstärkungspegel so gesteuert wird, daß diese Signale in den empfangenen Signalen vollständig ausgelöscht werden können, wie weiter unten näher beschrieben. Die Leitung 8 ist an eine Summiereinheit 10 angeschlossen, die das Signal auf der Leitung 8 und ein Gleichspannungssignal auf einer Leitung 12 addistt, das die Nenn- oder Mittenfrequenz eines spannungsveränderlichen Oszillators 14 steuert, der an die Summiereiüheit 10 über eine Leitung 16

ίο

angeschlossen ist. Somit bestimmt ein G|eicl?spannungssignal auf der Leitung 12 die Mitten- oder Trägerfrequenz des Oszillators 14, während das Modulationssignal auf aer Leitung 8 die zeitlichen Änderungen und Grenzen des Frequenzhubes der Frequenzmodulation steuert, der der Trägerfrequenz des Oszillators 14 aufgedrückt werden soll. Das Ausgangssignal des Oszillators 14 wird über eine geeignete Mikrowellenübertragungsleitung 18, z. B. ein Koaxialkabel oder ein Wellenleiter, einem Duplexer (Sendeempfangsweiche) 20 zugeführt, welcher ein polarisationsempfindlicher 3-Tor-ZirkuIator mit gesteuerter Ableitcharakteristik ist Der Hauptteil der Energie auf der Übertragungsleitung 18 wird durch den Duplexer 20 mit einer Antenne 22 gekoppelt, wie durch einen Pfeil 24 dargestellt Die an der Antenne 22 von einem auf der gleichen Frequenz arbeitenden entfernten Sender empfangene Energie wird einer Übertragungsleitung 26 rageführt, wie durch einen Pfeil 28 dargestellt Zusätzlich ist jedoch der Duplexer 20 so einstellbar, daß er eine kontrollierte Energiemenge von der Übertragungsleitung 18 zur Übertragungsleitung 26 ableitet, wie durch den gestrichelten Pfeil 30 dargestellt Die Energie, die von dem Duplexer 20 von der Übertragungsleitung 18 zur Übertragungsleitung 26 abgeleitet worden ist, wird anstelle eines Hilfsoszillatorsignals zum Mischen mit dem t'mpfangssignal benutzt, welches durch den Duplexer 20 von der Antenne 22 zur Übertragungsleitung 26 übertragen wird. Somit erscheinen das Empfangssignal und ein kleines Signal von dem Oszillator 14 auf der Übertragungsleitung 26 und diese Signale werden einer unsymmetrischen Mischstufe 32 zugeführt Das Ausgangssignal der Mischstufe 32 wird über eine geeignete Übertragungsleitung 34, weiche vorzugsweise ein Koaxialkabel ist einem FM-Empfänger 36 zugeführt welcher typisch einen Anpassungsvorverstärker enthält der die richtige Impedanzanpassung des FM-Empfängereingangs an den Mischerausgang besorgt und dem ein Zwischenfrequenzbegrenzerverstärker nachgeschaltet ist auf den ein Diskriminator folgt, welcher einfach das gewünschte Audio- oder Videoausgangssignal liefert. In diesem Fall enthält das Ausgangssignal des FM-Empfängers nicht nur die gewünschten Audio- oder Videosignale, die die Modulation des von der Antenne 22 von einem entfernten Sender empfangenen Trägers darstellen, sondern auch den Anteil des Sendermodulationssignals, der im Signal des Oszillators 14 enthalten ist, das über den Duplexer 20 abgeleitet worden ist um als ein Hilfsoszillatorsignal zu dienen. Dieses Signal enthält die Sendermodulation und muß in dem Empfängermodulationssignal ausgelöscht werden, damit auf der Leitung 40 ein Empfängerausgangssignal geliefert wird, welches eine getreue Wiedergabe der Modulation des von der Antenne 22 vom entfernten Sender empfangenen Signals ist

Das Ausgangssignal des FM-Empfängers 36 wird über eine Leitung 42 einem Schalter 44 zugeführt, welcher Signale über einen ersten Widerstand 46 einem positiven Eingang eines Operationsverstärkers 48 (wie bei der in der Ze^;:hnung dargestellten Schalterstellung) oder über einen zweiten Widerstand SO dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 48 zuführen kann. Ein weiterer Widerstand 52 empfängt Signale über eine Leitung 53 von dem Ausgang einer Verzögerungseinheit 54, welche ihrerseits auf das Sendereingangsmodulationssignal auf dir Leitung 2 anspricht Die Verzögerungszeit der Verzögerungseinheit 54 ist so eingestellt daß sie gleich der Zeit ist, die ein Signal zum

Durchlaufen der Schaltung von der Leitung 2 durch den Verstärker 4, den Oszillator 14, den Duplexer 20, die Mischstufe 32, den FM-Empfänger 36 und den Verstärker 48 bis zu der Leitung 40 benötigt. Somit wird jedes gesendete Modulationssignal, welches im Operationsverstärker 48 nicht vollständig ausgelöscht wird und auf der Leitung 40 erscheint, genau in Phase mit dem verzögerten Sendermodulationssignal am Ausgang der Verzögerungseinheit 54 sein. Die Verzögerungseinheit 54 kann bei Bedarf mit Abgriffen versehen sein, ι damit die Verzögerungszeit genau eingestellt werden kann. Praktisch kann jedoch die Verzögemngszeit für eine Einheit leicht bestimmt werden und es können dann Verzögerungseinheiten mit festeingestellter Verzögerungszeit benutzt werden. Das Ausgangssignal der ι Verzögerungseinheit 54 auf der Leitung 53 sowie das Ausgangssigiial des Operationsverstärkers 48 auf der Leitung 40 »erde einem phasenempfindlichen Demodulator 56 zugeführt, dessen Ausgangssignal das Signal zur automatischen Verstärkungssteuerung auf der Leitung 6 darstellt Im Betrieb wird das Ausgangssignal der Verzögerungseinheit 54 als Phasensteuereingangssignal des phasenempfindlichen Demodulators benutzt (der ein Synchrondemodulator bekannter Art sein kann, der lediglich das Eingangssignal in Vollweggleichrichtung bei der Frequenz des Frequenzsteuereingangs oder des Bezugseingangs gleichrichtet). Somit ist das Ausgangssignal des Demodulators 56 ein zeitveränderliches Gleichspannungssignal, dessen Größe eine Funktion der Größe des Sendereingangsmodulationssignals ist, welches nicht ausgelöscht worden ist und deshalb noch auf der Leitung 40 erscheint Durch eine geeignete Einstellung der Schaltungsparameter wird dieses Ausgangssignal auf der Leitung 6 dazu benutzt, die Verstärkung des Verstärkers 4 mit veränderlicher Verstärkung derart zu steuern, daß die Sendereingangsmodulation in dem Signal auf der Leitung 40 vollständig ausgelöscht wird. Somit erfaßt der automatische Verstärkungssteuerkreis, der aus dem Operationsverstärker 48, dem Demodulator 56 und dem Verstärker 4 mit veränderlicher Verstärkung besteht, alle Verstärkungsfaktoren des gesamten Systems und sichert dadurch automatisch die Auslöschung der Sendereingangsmodulation im Ausgangssignal des FM-Empfängers36.

Um sicherzustellen, daß zwei Sendeempfangsgeräte der in der Zeichnung dargestellten Art bei Frequenzen arbeiten, die nur durch die Zwischenfrequenz des FM-Empfängers 36 getrennt sind, so daß der Unterschied zwischen dem HilfssignaL welches von der Übertragungsleitung 18 zur Übertragungsleitung 26 abgeleitet worden ist, und dem empfangenen Signal, welches von der Antenne zur Übertragungsleitung 26 geleitet worden ist, gleich der Zwischenfrequenz sein wird, ist ein automatischer Frequenzsteuerkreis 60 zwischen den Ausgang des FM-Empfängers 36 und die Summiereinheit 10 geschaltet Der Ausgang des automatischen Frequenzsteuerkreises 60 ist über einen Schalter 62 an die Signalleitung 12 anschließbar. Wenn der Schalter in der dargestellten Stellung ist, ist der automatische Frequenzsteuerkreis 60 angeschlossen und steuert die Trägerfrequenz des Oszillators 14. Bei einem zweiten Sendeempfangsgerät der dargestellten Art wird jedoch, wenn es mit einem Sendeempfangsgerät der dargestellten Art zusammenarbeitet, dessen Schalter 62 aus der dargestellten Stellung in die zweite Schaltstellung gebracht, wodurch eine Gleichspannung von einer Gleichspannungsquelle 64 an die Signalleitung 12 angelegt wird, um die Trägerfrequenz des zugehörigen Oszillators 14 zu steuern. Somit wird ein Oszillator bezüglich seiner Frequenz nur grob gesteuert und der Oszillator eines anderen Sendeempfangsgeräte!;, welches von diesem empfängt, ist mit ihm nur durch den Unterschied der Zwischenfrequenz über den automatischen Frequenzsteuerkreis 60 verriegelt Bei Bedarf kann der Schalter 44 mit dem Schalter 62 gekuppelt sein, wie durch die gestrichelte Linie 66 dargestellt

Der Schalter 44 erfaßt die differierende Polarität des Ausgangssignals des Diskriminator in dem t-M-Empfänger 36 in Abhängigkeit davon, ob das empfangene Signal bei einer Trägerfrequenz empfangen wird, die niedriger oder höher als diejenige des Oszillators M ist. Im Betrieb sendet ein Sendeempfangsgerät bei einer höheren Frequenz als das andere Sendeempfangsgerät, wobei der Unterschied der Trägerfrequenzen gleich den Zwischenfrequenzen beidei FM-Empfänger ist. In Abhängigkeit davon, ob das empfangene Modulationssi-

gnal auf der höheren oder niedrigeren der beiden Frequenzen ist, liefert der Diskriminator ein Ausgangssignal entgegengesetzter Polarität Um somit die Auslöschung der Sendereingangsmodulation zu errei- :hen, wird in einem Fall das Ausgangssignal des FM-Empfängers 36 zu dem Ausgangssignal der Vet^ögerungseinheit 54 addiert und in dem anderen Fall Javo" abgezogen. Alternativ dazu kann bei Bedarf der Schalter 44 den Anschlußpunkt der Leitung 53 statt den der Leitung 42 umkehren. Es könnten auch zwei

> verschiedene Sendeempfangsgeräte zur paarweisen Verwendung hergestellt werden, wobei eines nur die Gleichspannungsquelle 64 und das andere nur den automatischen Frequenzsteuerkreis 60 enthält Diese könnten auch festgelegte Polaritäten des Diskriminator-

• ausgangssignals berücksichtigen, wodurch beide Schalter 44,62 weggelassen werden könnten.

Der Oszillator 14 kann ein Klystron enthalten. Weil Klystrons aber Röhren sind, haben sie eine begrenzte Lebensdauer und sind relativ unzuverlässig. Außerdem

■ erfordern sie eine Hochspannungsversorgung. Darüberhinaus sind Klystrons und die zugehörige Ausrüstung sehr teuer. Stattdessen wird ein Gunn-Oszillator bevorzugt, welcher in der Lage ist, bei den gewünschten Frequenzen in der Größenordnung von 40 Gigahertz zu

ι arbeiten. Weil in einem Gunn-Oszillator auch relativ wenig Rauschen erzeugt wird, wird seine Anwendung bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bevorzugt. Es wird nämlich eine unsymmetrische Mischstufe 32 benutzt bei der keine Rauschunterdrückung

<i (Auslöschen von Amplitudenmodulation) stattfindet, wie sie bei symmetrischen Mischstufen erfolgt Durch die Verwendung der unsymmetrischen Mischstufe werden die Kosten zusätzlich verringert Jeder herkömmliche Gunn-Oszillator kann benutzt werden,

) einschließlich jenen, die zu ihrer Abstimmung Varaktordioden haben. Andererseits hat sich herausgestellt daß eine geeignete Frequenzsteuerung in Oszillatoren, die keine Varaktordiode enthalten, erreicht werden kann, indem eine Gunn-Diode einfach in einen geeigneten

>" Hohlraum mit geeigneter Ausgangskopplung angeordnet wird. Es können aber auch andere bekannte Festkörperoszillatoren benutzt werden.

Der Duplexer kann irgendein polarisationsempfindlicher Zirkulator sein, welcher in der oben beschriebenen

-■=> Weise arbeitet Wenn die Übertragungsleitung 18 ein Wellenleiter ist welcher zum Beispiel nur vertikalpolarisierte Wellen führt, so wird der Duplexer 20 den größten Teil davon mit der Antenne und nur einen

kleinen Teil mit der Übertragungsleitung 26 koppeln. Das Senden erfolgt somit vertikalpolarisiert. Empfangene horizontalpolarisierte Wellen werden nur zur Übertragungsleitung 26 geleitet. Der Zweck der Verwendung einer polarisationsempfindlichcn Einrichtung besteht darin, einen vollen Duplexbetrieb (gleichzeitiges Senden und Empfangen) erzielen zu können, ohr»-»: daß mehr als die gewünschte Ableitung von dem Scndtirausgangssignal den Empfänger erreich". In diesem Fall umfaßt der Duplexer ein Ausgangselement, welches einen Strahler geeigneten Typs speist, der seinerseits Energie auf einen fokussierenden Parabolreflektor richtet oder einfach ein Horn speist. Die Antenne 22 muß Wellen beider Polarisationsarten führen können. Wenn der Duplexer unter 45" zur Basis des Sendeempfängers angeordnet wird, sind alle

Sendeempfangsgeräte bzgl. der Polarisationsart neutral.

Die Mischstufe 32 ist nichtlinear, was die Differenz der Frequenzen in dem Wellenleiter 26 schafft. Der FM-Empfänger kann irgendein geeigneter Empfänger sein, der im Hinblick auf den gewünschten Hochfrequenzbetrieb des Sendeempfangsgerätes bei einer relativ hohen Zwischenfrequenz arbeiten kann. Solche FM-Empfänger sind in integrierter Form erhältlich.

Der automatische Frequenzsteuerkreis 60 kann von derselben Art wie die automatischen Frequenzsteuerkreise sein, die in Rundfunk-FM-Empfängern benutzt werden. Der phasenempfindliche Demodulator kann leicht aus im Handel erhältlichen linearen integrierten Schaltkreisen in bekannter Weise hergestellt werden. Der Verstärker 4 mit veränderlicher Verstärkung kann von irgendeiner bekannten Bauart sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Mikrowellen-Sendeempfangsgerät mit nur einem Oszillator, zum Senden eines entsprechend einer dem Oszillator zugeführten Eingangsniodulation modulierten Signals, mit einem FM-Empfänger, dem von dem Oszillator ein kleiner Anteil der zu sendenden modulierten Mikrowellenenergie als Hilfsoszillatorsignal für die Demodulation der von dem Empfänger empfangenen Mikrowellenenergie in einer Mischstufe zugeführt wird, wobei das Sendeempfangsgerät mit einem gleichen Sendeempfangsgerät ein Paar bildet, gekennzeichnet durch eine die Eingangsmodulation in dem Ausgangssignal der Mischstufe (32) auslöschende Löschschaltung (4, 6, 44-56) mit einen Verstärker (4) mit veränderlicher Verstärkung und mit Schaltungen (48,53,54,56) zum Erfassen der Größe der Eingangsmodulation an dem Ausgang (42) des FM-Empfängers (36) und zum Steuern der Verstärkung des Verstärkers (4) derart, daß in dem Oszillator (14) ein Modulationsgrad erreicht wird, welcher die dem Ausgang des FM-Empfängers von der Löschschaltung zugeführte Eingangsmodulation (2) ausgleicht, so daß die Eingangsmodulation am Ausgang des FM-Empfängers ausgelöscht wird.

2. Sendeempfangsgerät nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschschaltung (4, 6, 44—56) eine Summiereinrichtung (46, 48, 50, 52), deren erster Eingang (—) an den Ausgang einer Verzögerungseinheit (54) angeschlossen ist, eine wahlweise betätigbare erste Umschaltvorrichtung (44), mittels der der Ausgang (42) des FM-Empfängers (36) wahlweise mit dem ersten (—) oder mit dem zweiten (+) Eingang der Summiereinrichtung verbindbar ist, und einen phasenempfindlichen Demodulator (56) enthält, dessen erster Eingang an den Ausgang der Verzögerungseinheit, dessen zweiter Eingang an den Ausgang (40) der Summiereinrichtung und dessen Ausgang an den Verstärkungssteuereingang (6) des Verstärkers (4) angeschlossen ist

3. Sendeempfangsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Oszillatorfrequenzsteuereinrichtung (10,60,64) mit einer wahlweise anschließbaren, die Trägerfrequenz des Oszillators (14) bestimmenden Gleichspannungsquelle (64), mit einem wahlweise anschließbaren, die Trägerfrequenz des Oszillators (14) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des FM-Empfängers (36) bestimmenden automati- v> sehen Frequenzsteuerkreis (60) und mit einer wahlweise betätigbaren zweiten Umschaltvorrichtung (62), mittels der die Gleichspannungsquelle (64) und der automatische Frequenzsteuerkreis (60) wahlweise an den Oszillator (14) angeschlossen werden können.

4. Sendeempfangsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Umschaltvorrichtungen (44,62) handbetiitigte Schalter sind.

5. Sendeempfangsgerät nach Anspruch 4, dadurch w) gekennzeichnet, daß die handbetätigten Schalter zum gleichzeitigen Schalten miteinander verbunden sind.

6. Sendeempfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der < >5 Oszillator (14) ein rauscharmer Festkörperoszillator