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Funkempfänger mit Anordnung zur Kompensation des Gleichkanal-Nebensprechens
Die Erfindung bezieht sich auf einen I?unkempfänger, insbesondere Satelliten-Funkempfänger,
mit einer Anordnung zur Kompensation des Übersprechens zweier Kanäle mit verschiedenem
Nachrichteninhalt, die in wesentlichen das gleiche Frequenzband benutzen, sich jedoch
durch spezifisch spektrale Anteile voneinander unterscheiden, bei dem die Anordnung
ein steuerbares Kompensations-Viertor mit je einem Eingangs- und einem Ausgangstor
für einen Kanal aufweist, das vier Stellglieder enthält, die den beiden Kanälen
paarweise zugeordnet sind, bei dem ferner die Steuereingänge der Stellgliederpaare
über Regelschleifen mit den Ausgangstoren verbunden sind und bei dem die Regelschleifen
kanal selektive Auswerteempfänger enthalten.
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Für fes-te Funkdienste, insbesondere für t'unk'dienste über Satelliten,
stehen nur verhältnismäßig wenige Frequenzbänder zur Verfügung. Da die Nachfrage
nach solchen Funkdiensten ständig zunimmt, ist es, soll dieser Nachfrage Rechnung
getragen werden, erforderlich, die verfügbaren Frequenzbänder mehrfach auszunutzen.
Hierfür bieten sich zwei Möglichkeiten an. Beim Polarisationsvielfach werden gleichzeitig
zwei verschiedene Nachrichten in gleicher Richtung dadurch übertragen, daß von zwei
im allgemeinen Sinne orthogonalen zirkularen oder linearen Polarisationen Gebrauch
gemach-t wird. Beim Raumvielfach wird die unterscniedliche Raumrichtung von miteinander
in Funkverkehr
stehenden Einrichtungen dazu ausgenutzt, um gleichzeitig
zwei Nachrichtenkanäle bei der gleichen Frequenz zu betreiben. Beispielsweise kann
auf diese Weise eine Erdefunkstelle auf der gleichen Frequenz mit zwei räumlich
verschiedenen Satelliten verkehren oder ein Satellit kann zwei räumlich verschiedene
Versorgungsgebiete auf der Erde bei der gleichen Frequenz versorgen. Die gegenseitige
Entkopplung wird in diesen Fällen. durch die scharfe Bündelung der Boden- bzw. Bordantennen
erreicht.
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Obwohl die Entkopplungsforderungen bei Verwendung von Frequenzmodulation
lediglich in der Größenordnung von 40 dB liegen, sind sie schwierig zu realisieren.
Dies gilt sowohl für den Fall des Raumvielfachs - hier müßte dieser Wert als Nebenzipfelunterdrückung
in der Nähe der Hauptkeule des Antennendiagramms gefordert werden - als auch insbesondere
für das Polarisations;Vielfach. Zntennen zeigen beträchtliche Polarisations-Fehler,
insbesondere dann, wenn die Verbindungslinie Sender-Empfänger nicht mit den Antennenachsen
übereinstimmt. Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen verursacht Polarisationsveränderungen,
die ebenfalls im Laufe der Zeit schwanken. Hierfür sind einerseits der Faraday-Effekt
bei 4 GHz und bei 11/14 GHz insbesondere atmosphärische Störungen durch Regen veranortlich.
Regen wirkt auf Grund der Geometrie der Regentropfen, für verschiedene Polarisationsarten
in unterschiedlichem Maße dämpfend und verzögernd und verfälscht daher auch die
Polarisation der Signale.
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Da die Einhaltung der benötigten Entkopplung zwischen den Kanälen
eines Polarisations- oder Raumvielfachs auf der Strecke aus den genannten Gründen-
unter Umständen unmöglich, häufig zumindest technisch schwierig und aufwendig ist,
ist
es erforderlich, auf der Empfangsseite die einmal aufgetretene
Verkopplung zwischen zwei an sich unathängigen Kanälen eines solchen Vielfachs wenigstens
annähernd zu kompensieren. Dies kann mit Hilfe eines adaptiven Kompensationsnetzwerks
in torm eines Kompensations-Viertors erfolgen. Ein solches Kompensations-Viertor
weist für jeden der beiden Kanäle ein Stellgliederpaar auf, deren Steuereingänge
über Regelschleifen mit den Ausgangstoren des Kompensations-Viertors verbunden sind.
In diesem Zusammenhang ergibt sich für die Auswerteempfänger, die diese Regelschleifen
enthalten, die Schwierigkeit, daß die Regelung undefiniert wird und daher zu Störungen
Anlaß gibt, wenn das an den Eingängen der kanXlselektiven Auswerteempfänger erkannte,
die Verkopplung anzeigende Fehlersignal gegen Null geht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen mit einem adaptiven
Kompensationsnetzwerk der geschilderten Art ausgerüsteten Funkempfänger eine einfache
Lösung anzugeben, die die geschilderten Regelschwierigkeiten beseitigt.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Kompensations-Viertor
im Signalzug des Empfängers hinter den Kanaleingangsverstärkern angeordnet ist,
daß ferner jeder kanalselektive Auswerteev fänger einen Bezugssignalkanal und einen
Fehlersignalkanal aufweist, von denen der Bezugssignalkanal eingangsseitig an denjenigen
Kanal des Kompensations-Viertors angeschaltet ist, für dessen spezifisch spektralen
Signalanteile der Auswerteempfänger anspricht und von denen der Fehlersignalkanal
mit dem anderen Kanal des Kompensations-Viertors, und zwar mit dessen Ausgangstor,
verbunden ist, daß außerdem in den Auswerteempfängern
als Ausgangsgrößen
die Wechselgröße im Fehlersignalkanal, bezogen auf diejenige im Bezugssignalkanal,
getrennt nach In-phase- und Quadraturkomponente erzeugt sind und daß die Ausgangsgrößen
eines Auswerteempfängers über einen Stellwertgeber dasjenige Stellgliederpaar steuern,
das mit dem mit seinem Fehlersignalkanal verbundenen Ausgangstor zusammenwirkt.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Verwendung eines
zweiten Kanals für jeden Auswerteempfänger als Bezugssignalkanal die automatische
Nachstimmung der Auswerte empfänger bei Frequenz schwankungen an Hand eines Bezugssignals
ermöglicht, das unabhängig vom auftretenden Übersprechen ist und daher auch bei
völliger Kompensation des Übersprechens einen bestimmten Mindestpegel hat. Auf Grund
der autolBatischen Nachstimmung kann die Bandbreite der Auswerteempfänger klein
gehalten werden. Ferner dient der Bezugskanal zur Festlegung einer Bezugs-Phasenlage.
Durch Vergleich der Phasenlage des Fehlersignals mit dieser Bezugsphase kann erkannt
werden, inwieweit das Übersprechen gleichphasig oder mit 900 Phasenverschiebung
(= in Phasen-Quadratur) auftritt und welches Vorzeichen (positiv oder negativ) jeder
dieser beiden Anteile hat. Diese Information ermöglicht es, die beiden Stellglieder
des zugehörigen Stellgliederpaares jeweils zielstrebig im richtigen Verhältnis und
in der richtigen Richtung anzusteuern. Bei Auwrteempfängern mit nur einem Kanal
muß demgegenüber die optimale Einstellung der Stellglieder durch Versuch ermittelt
werden. Auch gestattet der Bezugssignalkanal weiterhin eine automatische Verstärkungsregeiung
mit dem Ergebnis, daß die Verstärkung in der Regelschleife für das übersprechen
durch Pegel änderungen der empfangenen Signale unbeeinflußt bleibt.
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Bei Auswerteempfängern, die lediglich von einem Fehlersignalkanal
Gebrauch machen, muß das Fehlersignal zu seiner Auswertung gleichgerichtet werden.
Hierdurch ergibt sich eine Herabsetzung des Signal-Geräuschverhältnisses auf Grund
der nichtlinearen Eigenschaften des die Gleichrichtung durchführenden Gleichrichters.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Bezugssignalkanals kann in vorteilhafter Weise
anstelle einer Gleichrichtung von einer kohärenten quasilinearen Demodulation der
Fehlersignale Gebrauch gemacht werden. Diese Demodulation hat nämlich praktisch
keinen Einfluß auf den Signal-Geräuschabstand. Maßnahmen zur Verbesserung des Signal-Geräuschabstandes
im Fehlersignalkanal können deshalb in einfacher Weise hinter der Demodulation getroffen
werden. Sie können anstelle eines ansonsten erforderlichen aufwendigen Bandpasses
vor dem Eingang des Demodulatcrs in einem dem Demodulator nachgeschalteten einfachen
Tiefpaß bestehen.
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Für die Durchführung der kohärenten quasilinearen Demodulation der
Fehlersignale werden bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform die Wechselgröße
des Fehlersignalkanals eines Auswerteempfängers mit Hilfe von zwei Gegentaktmischern
unmittelbar mit der Wechselgröße des Bezugssignalkanals in zwei Gleichgrößen umgesetzt.
Dabei ist die Phasendifferenz der beiden Signalwege, die zum einen Gegentaktmischer
führen, um 900 verschieden von der Phasendifferenz der weiden Signalwege, die zum
anderen Gegentaktmischer führen. Bei einer zweiten bevorzugten ANzsfuhrrm73sform
ist für den Bezugssignalkanal eines Auswerteempfängers ein Phasenregelkreis (phase
locked loop) vorgesehen, mit dessen Hilfe die Wechselgroße im Bezugssignalkanal
und eine geräteinterne Referenzweckselgröße miteinander synchronisiert
werden.
Die Auswertung des Fehlersignalkanals wird durch zwei von der Referenzwechselgröße
mit 900 Phasenuntersenied gesteuerten Synchrondemodulatoren vorgenommen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kompensations-Viertor
im Zuge jedes Kanals zwischen Eingangs- und Ausgangstor auf der Eingangs- und der
Ausgangsseite je eine drei- oder vierarmige Verzweigung auf. Ferner ist die Verbindung
der rückwirkungsfreien dritten Zweige oder der rückwirkungsfreien dritten und vierten
Zweige einer eingangsseitigen Verzweigung im einen Kanal mit einer ausgangsseitigen
Verzweigung im anderen Kanal von einem der beiden Stellgliederpaare gebildet. Dabei
bestimmt jedes Stellgliederpaar in Abhängigkeit seiner Steuerung das Ubertragungsmaß
der Verbindung nach Betrag und Phase.
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Zum Anschluß wenigstens der Fehlersignalkanaleingänge der Auswerteempfänger
ist es sinnvoll, den Ausgangstoren des Kompensations-Viertors dreiarmige Verzweigungen
nachzuschalten.
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Wenn das Kompensations-Viertor in der Radiofrequenze'ene des Funkempfängers
angeordnet ist, sind die dreiarmigen Verzweigungen zweckmäßig als Richtkoppler ausgeführt,
deren Hauptleitung im Zuge der Kanäle liegt und deren Nekenleitung auf einer Seite
reflexionsfrei abgeschlossen ist.
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Für die jeweils eine Verbindung zwischen den beiden Kanälen des Kompensations-Viertors
darstellenden stellgliederpaare bestehen verschiedene Möglichkeiten.
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Bei einen ersten bevorzugten Möglichkeit besteht jedes Stellgiiederpaar
aus einem steuerbaren Phasenstellglied
und einem steuerbaren Dsgnpfungsglied,
die miteinander in Kette geschaltet. sind.
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In diesem Falle ergibt sich dann eine besonders einfache Ausgestaltung
der die Stellgliederpaare steuernden Stellwertgeber, wenn das steuerbare Phasenstellglied
mit dem steuerbaren Dämpfungsglied jedes Stellgliederpaares über eine dreiarmige
Verzweigung miteinander in Kette geschaltet sind und dabei an die rückwirkungsfreien
dritten Zweige dieser dreiarmigen Verzweigungen die Auswerteempfänger mit ihren
Bezugssignaleingängen angeschaltet sind.
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Bei einer zweiten bevorzugten Möglichkeit besteht jedes Stellgliederpaar
aus der Parallelschaltung von zwei steuerbaren Phasen stellgliedern.
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Bei einer dritten bevorzugten Möglichkeit besteht jedes Stellgliederpaar
aus einem steuerbaren Dämpfungslied und einem mit einem 90° - Phasenschieber in
Kette geschalteten steuerbaren Dämpfungsglied. Hierbei sind beide Stellglieder parallelgeschaltet.
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An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispielen soll
die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Eingangsseite eines Funkempfängers mit einem adaptiven
Kompensationsnetzwerk nach der Erfindung, Fig. 2 eine Variante der Eingangsseite
eines Funkempfängers mit einem adaptiven Kompensationsnetzwerk nach der Erfindung,
Fig.
3 eine erste Ausführungsform eines Kompensations-Viertors mit Regelschleifen nach
der Erfindung, Fig. 4 eine zweite Ausfüb-ungsform eines Kompensations-Viertors mit
Regel schleifen nach der Erfindung, Fig. 5 ein Vektordiagramm, Fig. 6 ein vergrößerter
Ausschnitt des Vektordiagramms nach Fig. 5, Fig. 7 eine dritte Ausführungsform eines
Kompensations-Vier-tors mit Regel schleifen nach der Erfindung, Fig. 8 eine vierte
Ausführungsform eines Kompensations-Viertors mit Regel schleifen nach der Erfindung,
Fig. 9 eine erste Ausführungsform eines Auswerteempfängers nach der Erfindung, Fig.
10 eine zweite Ausführungsform eines Auswerteempfängers nach der Erfindung.
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Beim Prinzipschaltbild der Funkempfängerseite nach Fig. 1 ist die
Antennenanordnung für die beiden SignalManäle KI und K2 durch den mit A angegebenen
Block dargestellt. Der Block soll andeuten, daß es sich hier um eine Antennanordnung
für Vielfachbetrieb handelt, bei der offengelassen ist, ob es sich konstruk-tiv
um getrennte Antennen, z.B.
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getrennte unterschiedlich ausgerichtete Richtantennen bei Raumvielfachbetrieb,
um mit einander verbundene Antennen, z.B. Kreuzdipol mit getrennten Anschlüssen
oder um eine einheitliche Antenne mit nachgeschalteter Polarisationsweiche hadlt.
Die auf der Ausgangsseite der Antennenanordnung A vorhandenen, praktisch vollständig
elektrisch getrennten Signalkanäle K1 und K2 sind jeweils mit einem rauscharmen
Kanaleingangsverstärker V1 und V2 verbunden, deren Ausgänge auf die beiden Eingangstore
des Kompensations-Viertors KO arbeiten. Auf der Ausgangsseite des Kompensations-Viertors
KO
schließen sich auf seiten des Kanals K1 der Umsetzer U1 und
der Demodulator D1 und auf seiten des Kanals K2 der Umsetzer U2 und der Demodulator
D2 an.
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Das Kompensations-Viertor KO weist zwei Stellgliederpaare auf, die
in Fig. 1 nicht näher dargestellt und jeweils über einen Auswerteempfänger AE1,
AE2 mit nachgeschalteten Stellwert;-geber G1, G2 automatisch einstellbar sind. Dabei
bewirkt der Auswerteempfänger AE1 in Verbindung mit dem Stellwertgeber G1 die optimale
Einstellung eines Stellgliederpaares für die Kompensation des Ubersprechens im Signalkanal
K1 und der Auswerteeripfänger AE2 in Verbindung mit dem Stellwertgeber G2 die Kompensation
des Übersprechens im Signalkanal K2.
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Die Auswerteempfänger sind frequenz selektiv ausgeführt und sprechen
jeweils nur auf das Signal in dem Signalkanal an, dem sie zugeordnet sind. Da die
beiden Signalkanäle Kl und K2 im wesentlichen gleiche Frequenz haben, können die
Auswerteempfänger frequenzselektiv auf den ihnen zugeordneten Kanal nur ansprechen,
wenn sich beide Kanäle in ihrem Frequenzspektrum hinsichtlich spezifisch spektraler
anteile voneinander unterscheiden. Liegt diese Unterscheidungsmöglichkeit nicht
von vornherein vor, so kann sie dadurch herbeigeführt werden, daß den beiden Kanälen
auf der Sendeseite eine Pilotschwingung zugesetzt wird, deren Frequenz in deu beiden
Signalkanälen verschieden ist. Wie Fig. 1 ferner erkennen läßt, sind die mit ihren
Eingängen mit den Ausgangstoren des Kompensations-Viertors KO -verbundenen Auswerteempfänger
AE1 und AE2 zweikanalig, und zwar mit einem Fehlersignalkanal und einem Bezugssignalkanal,
ausgeführt. Hierdurch ergeben sich die für die selbsttätige optimale Einstellung
des Kompensations-Viertors E0 bereits
einleitend geschilderten
besonderen Vorteile. In diesem Zusammenhang ist es auch von Bedeutung, daß das Kompensations-Viertor
im Signalzug des Funkempfängers hinter den rauscharmen Kanaleingangsverstärkern
V1 und V2 angeordnet wird. Dies beruht auf der Erkenntnis, daß sich ein Kompensations-Viertor
mit insgesamt vier unabhängigen Einstellgrößen (für beliebiges Verhältnis des Übersprechens
in beiden Richtungen) grundsätzlich nicht als passive auch nur annähernd verlustfreie
Schaltungsanordnung realisieren läßt. Die Einschaltung des Kompensations-Viertors
als passives,'verlustbehaftetes Element vor den rauscharmen Kanaleingangsverstärkern
verschlechtert aber die Empfindlichkeit der Empfangsanlage, wie sie üblicherweise
durch das Verhältnis Antennengewinn zu Rauschtemperatur ausgedrückt wird.
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Selbst wenn dieser Nachteil in Kauf genommen wird, so ergibt sich
als weitere Schwierigkeit, daß für den Betrieb der Auswerteempfänger der Emptangsschaltung
entweder vor oder nach den Kanaleingangsverstäflkern ein Teil der Sig;tialleistung
entnommen werden muß. Im ersteren Falle verursacht der Entzug eines Teiles der Leistung
eine weitere Verschlechterung der Empfindlichkeit der Empfangsanlage. Ferner wird
das Signal-Geräuschverhältnis für die AuswzerteempSänger bei vergleichbarem Aufwand
wesentlich geringer, wenn sie nicht die rauscharmen Kanaletngangsverstärker mitbenutzen.
Im zweiten Fall bilden die rauscharmen Vorverstärker einen Bestandteil der Regelschleifen.
Da erfindungsgemäß die Fehlersignale unter Berücksichtigung ihrer Phase ausgewertet
werden, ist in diesem Fall von den Kanaleingangsverstärkern konstantes Phasenmaß
zu fordern. Das ist nicht nur wegen der unvermeidlichen Schwankungen und Alterungsvorgänge
für den einzelnen Kanaleingangsverstärker eine
erschwerende Bedingmg,
sondern erhöht vor allem auch den Aufwand für die in derartigen Empfangsanlagen
üblichen Ersatzschaltungseinrichtungen, welche bei Ausfall eines Kanaleingangsverstärkers
auf einen Ersatsverstärker umschalten. Ohne besondere Vorkehrungen ändert sich bei
dieser Umschaltung das Phasenmaß der Eingangsverstärkereinrichtung in undefinierter
Weise.
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Die unmittelbare Anordnung des Kompensations-Viertors KO hinter den
rauscharmen Kanaleingangsverstärkern V1 und V2 ist besonders dann zweckmäßig, wenn
der Empfänger in jedem Kanal mehrere Abwärtsumsetzer und Demodulatoren aufweist,
die eingangsseitig parallelgeschaltet sind und dem gleichzeitigen Empfang mehrerer
Trägerfrequenzen dienen, wenn aber zugleich die Regelschleifen nur einmal vorgesehen
sind und für alle Trägerfrequenzen zugleich wirken.
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Wie die in Fig. 2 dargestellte Variante der Empfängereingangsseite
angibt, ist es grundsätzlich auch möglich, das Kompensations-Viertor KG in der Zwischenfrequenzebene
zwischen den Umsetzern U1 und U2 und den Demodulatoren Dl und D2 einzufügen. Von
dieser Anordnung wird sinnvoll dann Gebrauch gemacht, wenn der Funkempianger nur
einen Abwärtsumsetzer je Kanal aufweist oder wenn das übersprechen nicht für alle
empfangenen Trägerfrequenzen gemeinsamkompensiert werden kann, weil es zu stark
von der Frequenz oder der Herkunft dieser Träger abhängig ist.
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An die Stellwertglieder, die Auswerteempfänger und die Stellwertgeber
brauchen hinsichtlich Genauigkeit und Linearität der einzelnen Elemente keine hohen
Anforderungen gestellt zu werden, da es sich hierbei um geschlossene
Regelkreise
handelt, in denen lediglich die Fehlersignale zu Null geregelt werden. Die Stellwertgeber
bestimmen nach regelungstechnischen Gesichtspunkten das Verhalten der Regelkreise.
Sie können proportional oder integral wirkend ausgeführt sein. Auch die Auswerteempfänger
können nach bekannten Empfängerprinzipien gestaltet sein, wie sie etwa zur Eigennachführung
von Groß antennen verwendet werden und beispielsweise durch die Literaturstelle
"Siemens Zeitschrift" 44/1970, Beiheft Beiträge zur Raumfahrtt', Seiten 33 bis 36
und Seiten 108 bis 112, beschrieben sind.
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Die in Fig. 3 dargestellte erste Ausführungsform für ein Kompensations-Viertor
KO ist besonders für ihre Anordnung in der Zwischenfrequenzlage entsprechend Fig.
2 geeignet.
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In Fig. 3, wie auch in den Fig. 4, 7 und 8, sind die Eingangstore
des Kompensations-Viertors für den Signalkanal Kl und K2 mit K1e und K2e und die
zugehörigen Ausgangstore mit K1a und K2a bezeichnet. Beide Signalkanäle K1 und K2
weisen innerhalb des Kompensations-Viertors KO ein- und ausgangsseitig eine Vierfachverzweigung
VZe und VZa auf, die in diesem Falle jeweils durch drei Trennverstärker verwirklicht
und entweder eingangs- oder ausgangsseitig einander parallelgeschaltet sind. Die
eingangsseitigen Verzweigungen VZe haben neben dem durchgehenden Zweig ausgangsseitig
einen dritten und einen vierten Zweig zur entkoppelten Abnahme der für die Kompensation
benötigten Spannungen. In gleicher Weise weisen die ausgangsseitigen Verzweigungen
VZa einen eingangsseitigen dritten und vierten Zweig auf, über die die Kompensationsspannungen
in den hinsichtlich des Übersprechens zu kompensierenden Kanal eingekoppelt werden.
Zur Festlegung der vom einen zum anderen Kanal Uberzukoppelnden Spannungen nach
Betrag und
Phase sind in den beiden Verbindungswegen zwischen der
ein gangsseitigen Verzweigung VZe des Signalkanals K1 und der ausgangsseitigen Verzweigung
VZa des Signalkanals K2 einerseits und der eingangsseitigen Verzweigung VZe des
Signalkanals K2 und der ausgangsseitigen Verzweigung VZa des Signalkanals K1 andererseits
jeweils ein einstellbaren Dämpfungsglied angeordnet, die dabei einander paarweise
zugeordnet sind.
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Die Dämpfungsgliederpaare sind mit Mli, M12 und M21, M22 bezeichnet.
Sie bestehen jeweils aus Gegentaktmischern, beispielsweise Ringmodulatoren, die
dadurch als veränderliche Dämpfungslieder eingesetzt werden können, daß an eines
ihrer Anschlußpaare eine veränderliche Gleichspannung angelegt wird. Die Dämpfungsglieder
M11 und M21 weisen im Gegensatz zu den Dämpfungsgliedern M12 und M22 zusätzlich
noch ein 90 0-Phasendrehglied auf, das erforderlich ist, um mit Hilfe eines solchen
Stellgliederpaares die Kompensationsspannung nach Betrag und Phase einstellen zu
können. Die Auswerteempfänger AE1 und AE2 sind entsprechend den Fig. 1 und 2 mit
ihren Fehlersignalkanaleingängen f und ihren Bezugssignalkanaleingängen b mit den
Ausgangstoren K1a und K2a des Kompensations-Viertors KO verbunde, und zur sind der
Fehlersignalkanaleingang f des Auswerteempfängers AEl und der Bezug&signalkanaleingang
b des Auswerteempfängers AE2 mit dem Ausgangstor K2a und der Fehlersignalkanaleingang
f des Auswerteempfängers AE2 und der Bezugssignalkanaleingang b des Auswerteempfängers
AEI mit dem Ausgangstor K1a verbunden. Die Steuer ausgänge der Auswerteempfänger
sind mit s1 und s2 bezeichnet. Die Stellwertgeber G1 und G2 eisen pro Steuerkanal
einen Integrator i auf. Die Integratoren;i liefern ausgangsseitig die Gleichspannungen
für die Stellglieder. Wie an Hand der Fig. 9 und 10 noch erläutert werden wird,
stehen an den
Steuerausgängen 51 und s2 der Auswerteempfänger Gleichstromfehlersignale,
die dem Real- und dem Imaginärteil des unerwünschten Übersprechens an den Ausgangstoren
Kla und K2a, bezogen auf die Signale an den Ausgangstoren K2a und Kla, entsprechen.
Die Spannungen an den Steuerausgängen sl und s2 sind daher ein Kriterium für die
richtige Kompensation des in den Signalkanälen Kl und K2 auftretenden übersprechens
und damit für die richtige Einstellung der Dämpfungslieder M11, M12 und M21, M22.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform eines Kompensations-Viertors
KO, wie auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 7 und 8, ist angenommen, daß
es in der Hochfrequenzlage entsprechend Fig. 1 in den Signalzug des Funkempfängers
eingesetzt ist. Die kanaleingangs- und kanalausgangsseitigen dreiarmigen Verzweigungen
VZ' sind als Richtungskoppler ausgefügt, deren Hauptleitung im Zuge der Signalkanäle
Kl und K2 liegt und deren Nebenleitung auf einer Seite mit einem Wiederstand r reflexionsfrei
abgeschlossen ist. Die Verbindung der dritten Zweige einer eingangsseitigen Verzweigung
VZ' des einen Kanals mit der ausgangsseitigen Verzweigung VZ' des anderen Kanals
ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 durch die Kettenschaltung des Phasenstellgliedes
Phi bzw. Ph2 mit dem steuerbaren Dämpfungsglied Pol bzw. Po2 verwirklicht. Die jeweils
paarweise einander zugeordneten Stellglieder sind, wie auch in Fig. 3, durch den
Index ç bzw. 2 markiert.
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Für die Anschaltung der Auswerteempfänger mit ihrem Fehlersignalkanaleingang
f und ihrem Bezugssignalkanaleingang b sind den Ausgangstoren Kla und K2a zusätzlich
Verzweigungen VZ in Form von Richtungskopplern nachgeschaltet, mit deren drittem
Zweig die Auswerteempfänger in Verbindung stehen.
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Durch jedes der beiden Stellgliederpaare läßt sich über die Stellwertgober
G1 und G2 wiederum die Kompensationsspannung nach Betrag und Phase in Abhängigkeit
der Größe des Fehlersignals einstellen. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig.
3 können hier die Steuersignale für die steuerbaren Phasenstellglieder Phl und Ph2
und die steuerbaren Dämpfungsglieder Pol und Po2 aus den Fehlersignalen nicht einzeln
gebildet werden. Die Stellwertgeber Gl und G2 müssen auf der Eingangsseite hier
einen Koordinatenwandler d enthalten, der vom Steuersignal ür das Phasenstellglied
Phl und Ph2 gleichlaufend mit den Phasenstellgliedern betätigt werden muß.
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Der näheren Erläuterung dieses Sachverhalts dienen die Vektordiagramme
nach den Fig. 5 und 6. In Fig. 5 gibt der Vektor 0 die Phasenlage des Bezugssignals
am Bezugssignalkanal eingang b des Auswerteempfängers AE an. Darauf bezogen gibt
der Vektor 1, der mit dem Vektor O den Winkel # einschließt die Einstellung des
Kompensations-Viertors KO an. Der Vektor 2' stellt das zu kompensierende Übersprechen
dar. er Vektor 2 gibt also die erforderliche Kompensationsspannung an, von der sich
die im Kompensations-Viertor eingestellte I(ompensationsspaimung entsprechend dem
Vektor 1 durch den Fehlervektor 21 unterscheidet. Die Steuersignale, die an den
Steuerausgängen sl und s2 eines Auswerteempfängers AE auf Grund des Fehlersignals
an seinem Fehlersignalkanaleingang f auftreten, entsprechen den Vektoren 1 und Q
nach Fig 6, die einen vergrößerten Ausschnitt des Vektordiagramms nach Fig. 5 darstellt.
Die Vektoren I und Q sind mit anderen Wort eii der Real- und der Imaginärteil des
Fehlersignals. Um die Einstellung des Phasenstellgliedes Phl bzw. Ph2 und des Dämpfungsgliedes
Pol bzw. Po2 richtig vornehmen zu können, werden jedoch die Komponenten R und
#y
benötigt. Mit Hilfe des Koordinatenwandlers d gehen die Vektoren I und 0. durch
Drehung um den Winkels in die Vektoren I' und Q' über. Da es für die Betrachtung
der Regelschleife genügt, kleine Regelabweichungen zu beachten, können die Vektoren
I' und Q' in erster Näherung mit den Komponenten R und #y gleichgesetzt werden.
Mit Hilfe des Koordinatenwandlers d lassen sich also die an den Steuerausgängen
s1 und s2 der Auswerteempfänger anstehenden Steuersignale in die für die Stellglieder
erforderlichen richtigen Stellgrößen umsetzen.
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Bei der in Fig. 7 dargestellten Variante des Kompensations-Viertors
KO nach Fig. 4 kann bei den Stel3wertgebern Gl und G2 dadurch auf den Koordinatenwandler
d verzichtet werden, daß zwischen den in Kette geschalteten Stellgliedern eines
Stellgliederpaares eine weitere Verzweigung VZ einges chaltet wird, deren dritter
Zweig für die Abnahme des I3ezugssignal 5 eines Auswerte empfängers ausgenutzt wird.
Wie Fig. 7 erkennen läßt, ist dabei der Bezugssignalkanaleingang b des Auswerteempfängers
AE2 mit den dritten Zweig der Verzweigung VZ' verbunden, die zwischen dem Phasenstellglied
Ph2 und dem Dämpfungsglied Po2 angeordnet ist. In entsprechender Weise ist der Bezugssignalkanaleingang
b des Auswerteempfängers ÄEl mit dem dritten Zweig der Verzweigung VZ' verbunden,
die sich zwischen dem Phasenstellglied -eh1 und dem Dämpfungsglied Pol befindet.
Auf diese Weis: wird erreicht, daß die Vektoren O und 1 nach Fig. 5 stets gleiche
Phasenlage aufweisen.
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Die in Fig. 8 gezeigte Variante des Kompensations-Viertors KO unterscheidet
sich von den Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 7 im wesentlichen dadurch, daß
hier anstelle von der Kettenschaltung eines Phaseneinstellgliedes mit
einem
Dämpfungsglied von der Parallelschaltung zweier steuerbarer Phasenstellglieder Phil,
Ph12 bzw. Ph21, Ph22 Gebrauch gemacht; wird. Die Parallelschaltung der S,tellglieder
eines Stellgliederpaares erfolgt eingangs-,wie ausgangsseitig durch eine dreifache
Verzweigung VZ' in Form eines Richtkopplers, dessen Nebenleitung am einen Ende durch
den Widerstand r reflexionsfrei abgeschlossen ist.
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Bei dieser Anordnung läßt sich die Amplitude der Kompensationsspannung
dadurch einstellen, daß die einander paarweise zugeordneten Phasenstellglieder gegensinnig
um gleiche Beträge geändert werden. Die Phase der Kompensationsspannung läßt sich
ihrerseits verändern, wenn beide einander paarweise zugeordneten Phasenstellglieder
gleichsinnig um den gleichen Be-trag verändert werden. Auch hier müssen die Stellwertgeber
Gl und G2 eingangsseitig entsprechend dem Stellwertgeber nach Fig 4 einen Koordinatenwandler
d aufweisen, dem ausgangsseitig zweckmäßig Integratoren i nachgeschaltet sind. Um
die gleich- und gegensinnige Änderungen der Stellgliederpaare durchführen zu können,
müssen die Stellwertgeber G1 und G2 noch eine Schaltung s aufweisen, über die die
Phasenstellglieder richtig angesteuert werden. Die Schaltung s bildet an zwei Ausgängen,
die mit + und - bezeichnet sind, die Summe und die Differenz der beiden Steuerspannungen
an den Ausgängen der Integratoren i. Ardert sich beispielsweise die Spannung am
Ausgang des Integrators i, die den Realteil des Fehlersignals darstellt, dann werden
beide Phaseneinstellglieder um gleiche Beträge im entgegengesezten Sinn gesteuert.
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Ändert sich dagegen die den Imaginärteil des Fehlersignals darstellende
Spannung am Ausgang des anderen Integrators i, dann werden beide Phaseneinstellglieder
um gleiche Beträge im gleichen Sinne verändert.
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Das in Fig. 9 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Auswerteempfängers
AE weist einen Bezugssigna'kanal mit dem Eingang b und einen Fehlersignalkanal mit
dem Eingang f auf. Der Auswerteempfänger AE stellt einen Überlagerungsempfänger
mit dem Umsetzer U3 im Bezugssignalkanal und dem Umsetzer U4 im Fehlersignalkanal
dar. Beide Umsetzer werden von dem gemeinsamen Umsetzoszillator UG gesteuert. Der
Überlagerung sempfänger ist so abgestimmt und in seiner Bandbreite so bemessen,
daß die an dem durch ein Zwischenfrequenz filter selektiven Ausgang des Umsetzers
entstehende Zwischenfrequenzspannung nur von einem schmalen Teil des Eingangsfrequenzspektrums
herrührt. Die Zwi s chenfr equenzspannungen an den Ausgängen der beiden Umsetzer
U3 und U4 speisen zwei Doppel-Gegentaktmischer M3 und N4, von denen der Doppelgegentaktmischer
M4 ein 90° - Phasendrehglied mit umfaßt, über das ihm die dem Fehlersignal proportionale
Zwischenfrequenzspannung zugeführt wird. Die Doppel-Gegentaktmi seher können beispielsweise
als Ringmodulatoren oder als entsprechende Transistorschaltungen ausgeführt sein.
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Der Doppel-Gegentaktmischer M3 liefert am Ausgang s2 eine dem Realteil
des Fehlersignals proportionale Gleichspannung.
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In gleicher Weise liefert der Doppel-Gegentaktmischer M4 am Ausgang
51 eine dem Imaginur-teil des Fehlersignals proportionale Gleichspannung. Der 900-Phasenschieber
muß nicht an dem in Fig. 9 angegebener Eingang des Doppel-Ggentaktmischers M4 angeordriet
sein. Es kann aus praktischen Gründen auch eine andere Anordnung für den Phasenschieber
ge-Wählt werden. In jedem Falle muß jedoch die Phasendifferenz der Zuleitungen zu
dem Doppel-Gegentaktmischer M7 um 900 verschieden sein von der Phasendifferenz der
Zuleitungen zum Doppel-Gegentakmischer M4.
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Bei dem in Fig. 10 dargestellten weiteran Ausführungsbeispiel für
einen Auswerteempfänger AE ist für das Bezugssignal eine Phasenregelsch1.eife gebildet.
Der Umsetzoszillator UG' ist hier als elektronisch abstimmbarer Oszillator ausgeführt.
Er wird durch das Ausgangssignal des einen Phasendetektor darstellenden Doppel-Gegentaktmischers
M6 abgestimmt, dem einerseits das Zwischenfrequenzsignal am Ausgang des Umsetzers
U3 des Bezugssignalkanals und andererseits über ein 90° - Phasenstellglied die Spannung
des Bezugsoszillators BO zugeführt wird. Durch das in den Doppel-Gegentak'bmi scher
M6 einbezogene 900-Phasenstellglied wird erreicht, daß die Steuerspannung für den
steuerbaren Umsetzillator UG gerade dann zu Null wird und sich Gleichgewicht im
Phasenregelkreis einstellt, wenn die zu vergleichenden Spannungen in Phase sind,
In diesem Falle ist die Ausgangsspanunng des weiteren Doppel-Gegentaktmischers M5,
der ebenso wie der Doppel-Gegentaktmischer M6 nur ohne 90° -Phasendrehglied angesteuert
wird, gerade maximal. Diese Ausgangsspannung hängt von der Amplitude des am Eingang
b des Bezugssignalkanals anstehenden Bezugssignals ab und dient als Steuer signal
für eine automatische Verstärkungsregelung beider Kanäle in Form der den Umsetzern
U3 und U4 vorgeschalteten steuerbaren Dämpfungsglieder PO3 und PO4.
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die auf diese Weise realisierte Phasen- und Verstärkungsregelung wirkt
auf beide Kanäle. Durch die Verstärkungsregelung wird bewirkt, daß die Spannungen
an den Ausgängen s1 und s2 von einer schwankenden Empfangsfeldstärke am Eingang
des Funkempfängers unabhängig und nur vom Verhältnis zwischen Bezugs- und Fehlersignalspannung
abhangig sind. Dadurch wird i.n vorteilhafter Weise für die Regelschleife eine gleichbleibende
Schleifenverstärkung gewährleistet. Die dem Real- und dem Imaginärteil
entsprechenden
Spannungen an den Ausgängen sl und s2 werden auf die gleiche Weise wie beim Auswerteempfänger
AE nach Fig. 9 mit Hilfe der Doppel-Gegentaktmischer M3 und M4 gewonnen, wobei jedoch
die zweite Spannung nicht mehr die umgesetzte Bezugssignalspannung, sondern die
mit dem umgesetzten Bezugs signal durch den Phasenregelkreis synchronisierte Spannung
des Bezugsoszillators ist.
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10 Patentansprüche 10 Figuren