DE2449532A1

DE2449532A1 - Vorrichtung zum ausschalten von hfinterferenzen

Info

Publication number: DE2449532A1
Application number: DE19742449532
Authority: DE
Inventors: Joel C Hungerford
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1973-11-12
Filing date: 1974-10-17
Publication date: 1975-05-15
Also published as: NL7414749A; IT1019187B; FR2251136A1; IL45586A0

Description

OIPt-.-ING. *LAU3 BEhN
DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

S MÖNCHEN 22 W1DENMAYERSTRASSE β TEL (089) 22 25 3O - 29 51 92

17. Oktober A 18674 Pp/Pr

Firma SANDERS ASSOCIATES, INC., Daniel Webster Highway, South, Nashua, New Hampshire Oj5O6O / USA

Vorrichtung zum Ausschalten von HP-Interferenzen

Es gibt zahlreiche Situationen, bei denen Vielfach-Sende/Empfangs-Systeme physikalisch nur durch einen verhältnismäßig kleinen Abstand voneinander getrennt sind, so daß ein Empfänger irgend eines Sende/Empfang-Systems ein Ausgangssignal aus dem Sender eines anderen Sende/Empfang-Systems empfangen kann. Dieser Empfang kann unerwünscht sein und ein gewünschtes Signal, das von dem Empfänger des erstgenannten Sende/EmpfangwSystems empfangen werden soll, stören oder überdecken. Dieses Interferenzproblem tritt bei zahlreichen Anwendungen auf, beispielsweise bei MikrowellenbrUcken, die nicht sehr weit voneinander zu entfernen sind.

In einem besonderen Anwendungsfall tritt eine Interferenz bei Plugzeugen auf, die in einer geschlossenen Formation fliegen. Dabei wird die Übertragung von einem der Plug-

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zeuge von einem anderen Flugzeug als Interferenz empfangen. Außerdem können auf nur einem Plugzeug Sender mit anderen Geräten in diesem Flugzeug interferieren.

Interferenzen dieser Art werden gewöhnlich dadurch ausgeschaltet, daß die Antennen in einen großen physikalischen Abstand gebracht werden. In vielen Fällen ist aber eine solche Trennung unpraktisch, wenn nicht sogar unmöglich, wie dies die oben genannten Anwendungsfälle zeigen. Eine andere Möglichkeit zum Ausschalten dieser Interferenz-Art ist, Sende/Empfangs-Schalter vorzusehen, womit jedoch eine Reihe von Nachteilen verbunden sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Eliminieren von HF-Interferenzen auf dem gleichen Kanal vorzusehen, die durch Sender hervorgerufen werden, deren Modulationseigenschaften vorher bestimmt sind. Weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen vorzusehen, bei der die Antennentrennung zwischen Sender und Empfänger kleiner ist, als die Differenz zwischen der Leistung des empfangenen, gewünschten Signals und der Sender-Ausgangsleistung. Außerdem soll eine Eliminierung von HP-Interferenzen vorgesehen werden, die einen fortwährenden Empfang von Signalen während der Übertragung von Digitaldaten auf der gleichen Frequenz ermöglicht.

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In dem Sender wird ein stabiler, ungedämpfter Wellenträger bekannter Frequenz mit einem Code zweiphasig moduliert, wobei der Code irgend-eine zu übertragende Information enthält, um den Träger des gesendeten Signals zu unterdrücken. Der Empfänger, bei dem eine Interferenz eliminiert werden soll, hat sein Eingangssignal, das sowohl das gewünschte Signal wie auch die Interferenz beinhaltet, mit dem gleichen Code nach einer Verzögerung zweiphasig moduliert, wobei diese Verzögerung gleich der Verzögerungszeit zwischen dem Zweiphasenmodulator des Senders und einem ersten Zweiphasenmodulator des Empfängers ist.

Auf diese Weise wird das Interferenz-Signal zusammengedrückt oder in eine Wechselbeziehung gesetzt, um ein Signal vorzusehen, das äquivalent dem ursprünglichen, durch den interferierenden Sender erzeugten Signal ist, bevor dieses im Sender zweiphasig moduliert worden ist. Zugleich moduliert der Zweiphasenmodulator im Empfänger das Nutzsignal, um dessen FrequenzSpektrum zu spreizen.

Die beiden Signale werden sodann an eine Bandsperre gegeben, die auf den Träger des Interferenzsignals abgestimmt ist, wodurch dias Interferenzsignal eliminiert wird, ohne daß Energie des gewünschten Signals bzw. Nutzsignal-s verloren geht. Das Nutzsignal, dftssen Spektrum ausgedehnt worden ist, wird auf seine ursprüngliche Form in dem Empfänger durch einen

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zweiten Zweiphasenmodulator zusammengedrückt, um das Nutzsignal zu erhalten. Bei dieser zweiten Zweiphasenmodulation im Empfänger wird der gleiche Modulationscode verwendet, wie bei den früheren Modulationsvorgängen, und zwar nach einer Verzögerung, die gleich der Verzögerungszeit des Signalweges zwischen dem Zweiphasenmodulator des Senders und dem zweiten Zweiphasenmodulator des Empfängers ist.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Eliminieren von Interferenzen;

Fig. 2 das Spektrum eines zweiphasig modulierten Signals;

Fig. jj ein Blockschaltbild des PN-Folgegenerators aus Fig. 1; und

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Zweißhasenmodulators aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein von der Senderantenne 10 zu einer Empfängerantenne 12 kommendes Interferenzsignal 11 eliminiert werden soll, derart, daß der Empfänger ein in diesem empfangenes Nutzsignal 22 klar erkennen kann. Das Sende/Empfang-System kann eine Mikrowellenbrücke auf einem Tower oder in geschlossen fliegenden Flugzeugen sein, ein Nachrichten- oder

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Radarsystem, sowie irgendein anderes elektronisches System, bei dem Sender und Empfänger benötigt werden. In allen Fällen findet die gleiche Technik Anwendung.

Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt der Sender eine Quelle 3Λ für eine stabile, ungedämpfte Welle, welche eine Trägerfrequenz f_ß ergibt. Dieses Signal wird an einen Zweiphasenmodulator 16 gegeben. In dem Zweiphasenmpdulator 16 wird dieses Signal f_Q gemäß einer Modulationsform aus einem PN(Pseudorauschen)-Folgegenerator 18 moduliert, der einen PN-Maximallängen-Schieberegistercode erzeugt. Diese Art von Generator wird oft als Schieberegister-Folgegenerator bezeichnet und gehört zur Standard-Nachrichtentechnik. Durch ein Modulieren des f_o-Signals mit dem Ausgang des PN-Folgegenerators wird ein Spektrum gewonnen, in dem das Trägersignal f_Q unterdrückt ist.

Ein'so gewonnenes Spektrum ist beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, bei dem der Träger unterdrückt ist. Das Spektrum des gesendeten Signals besitzt eine Umhüllungskurve

, wobei der Null-zu-Null-Abstand der Umhüllungskurve

durch eine 2/Bit-Periode bestimmt wird. Die Bit-Periode ist die Takt-Periode in dem PN-Codegenerator. Die Dichte der Spektrallinien wM durch die Länge der PN-Folge bestimmt.

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Wenn auch für eine einfache Durchführung ein PN-Polgegenerator verwendet und vorgeschlagen worden ist, so ist für diesen Anwendungsfall auch jede andere Art einer Wellenform geeignet, die symmetrisch ist und nach einer Modulation einen Null-Trägerterm aufweist. Bei Nachrichten- oder anderen Systemen, bei denen eine Information übertragen werden soll, könnte der Code eine solche Information beinhalten.

Das so von der Antenne 10 ausgesendete Signal wird als Interferenz von der EmpfängerantFenne 12 zusammen mit einem Nutzsignal 22 empfangen. Beide von der Antenne 12 empfangenen Signale, das von der Antenne 10 ausgesendete Interferenzsignal und das gewünschte Signal 22, werden an einen Zweiten Zweiphasenraodulator 24 gegeben, der über eine Verzögerungsleitung 26 mit dem PN-Polgegenerator 18 verbunden ist. Die Verzögerungsleitung 26 besitzt eine Verzögerungszeit, die äquivalent der Verzögerung vom Zweiphasenmodulator l6 im Sender zu dem Zweiphasenmodulator 24 im Empfänger ist.

Der Zweiphasenmodulator 24 übernimmt so die durch den Zweiphasenmodulator l6 aufgeprägte Modulation, um somit das Interferenzsignal in seine ursprüngliche Form als CW-Träger auf der zugeordneten Sender-Mittelfrequenz f_Q zurückzuversetzen, und zugleich prägt er eine Modulation dem Signal 22 auf. Das

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Signal f_Q wird von einer Bandsperre 28 gefiltert, die auf f₀ abgestimmt ist. Die Breite des Filters 28 ist danach gewählt, daß sie kleiner als 2 /Codelänge ist, um eine Beseitigung der Nutzsignal-Energie zu vermeiden.

Das gewünschte Signal 22, dem die Modulation aufgeprägt ist, wird an einen dritten Zweiphasenmodulator 30 gegeben, der die durch den Modulator 24 aufgeprägte Modulation aufhebt. Der Modulator 30 ist außerdem mit dem PN-Folgegenerator 18 über eine Verzögerungsleitung J2 verbunden, die eine Verzögerungszeit hat, die gleich der Verzögerung zwischen dem Sender-Modulator l6 und dem zweiten Empfänger-Modulator 30 ist.

Die einzelnen Komponenten des Systems nach Pig. I sind dem Fachmann im wesentlichen bekannt. Ein Beispiel für einen PN-Folgegenerator 18 ist in Fig. 3 gezeigt. Dieser Generator verwendet eine Codefolge einer Länge von 31 Bits. Der Generator besteht aus einem fünfstufigen Schieberegister 34, bei dem die dritte und fünfte Stufe mit einen Mod-2-Addierer (Halbaddierer) 36 gekoppelt ist. Wenn die Stufen drei und fünf übereinstimmen, ist der Ausgang des Mod-2-Addierers ¹¹I", wenn sie nicht übereinstimmen, dann ist der Ausgang ¹¹O". Alle Ausgänge des Schieberegisters sind mit einem gesperrten Zustandssensor 38 verbunden, der auf einer Leitung %0 ein logisches

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"O" abgibt, wenn alle Eingänge in den Sensor j58 eine logische "l" aufweisen, und der in allen anderen Fällen eine logische "1" abgibt. Die Leitung 40 ist mit einem UND-Tor 42 gekoppelt, zusammen mit dem Ausgang des Mod-2-Addierers 36. Über die Leitung 44 werden Taktimpulse in das Schieberegister gegeben. Der Ausgang des Schieberegisters kann bei irgendeiner Stufe des Schieberegisters gewählt werden und ist beim vorliegenden Beispiel mittels der Leitung 46 in der ersten Stufe genommen worden.

Wenn das System zur Sendung von Informationen verwendet werden soll, dann ist der Ausgang auf der Leitung zusammen mit den zu sendenden Daten oder Informationen auf der Leitung 50 an einen weiteren Mod-2-Addierer 48 gegeben, und nicht direkt an den Zweiphasenmodulator l6. Die auf der Leitung 50 vorliegenden Daten werden in einer Rate von I/31 des Codetaktes geliefert. Der Ausgang des Mod-2-Addierers wird sodann über eine Leitung 52 an den Zweiphasenmodulator der Fig. 1 gegeben.

Die Zweiphasenmodulatoren l6, 24 und 30 sind ebenso im wesentlichen bekannt. Ein typischer Zweiphasenmodulator ist in Fig. 4 dargestellt und weist eine Pufferschaltung 54 auf. Der Code und irgendwelche andere Daten werden über die Leitung 56 in den Verstärker 54 gegeben, d.h., entweder ist die Aus-

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gangsleitung 46 von dem Schieberegister 34 oder die Leitung 52 von dem Mod-2-Addierer 48 mit der Pufferschaltung 54 verbunden. Die Pufferschaltung besitzt einen typischen Eingang von 0 bis 5 Volt und einen Ausgang von 0 bis 0,5 Volt. Der Ausgang des Verstärkers 54 ist mit einem symmetrischen HP-Mischer 5& verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des HF_rOszillators l4 verbunden ist. Der Ausgang des symmetrischen HP-Mischers 58 liegt auf der Leitung 60. Der symmetrische Mischer ist beispielsweise ein Ringmodulator und bei der Durchführung der Erfindung wurde dafür unter anderem das Bauteil Aertech MX4000 verwendet.

Bei der in Fig. 1 dargestellten AusfUhrungsform sind Sender und Empfänger grundsätzlich physikalisch zusammen angeordnet. Das' erfinderische Prinzip kann aber auch bei AusfUhrungsformen angewendet werden, die keine derart fixe Anordnung aufweisen. In diesem Fall würde die Leitung von dem PN-Folgegenerator 18 zur Verzögerungsleitung nicht existieren und der getrennte Empfänger müßte seinen eigenen PN-Polgegenerator (inklusive eines gesonderten Taktgebers besitzen.)

Wenn die Verzögerung 26 unbekannt ist, wird es

nicht notwendig sein, diese vorzusehen,dem durch das Synchronisieren des PN-Polgegenerators im Empfänger und des
Taktes auf den Polgegenerator und den Takt des Senders ist
diese Verzögerung kompensiert. Möglichkeiten zum Synchro-

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-ionisieren dieserKomponenten sind in der Nachrichtentechnik bereits standarisiert. Beispielsweise können der Empfänger-, code und der den PN-Code erzeugende Takt phasenverschoben sein, um das Interferenzsignal mit dem Empfänger-Modulationscode in eine Korrelation zu bringen. Der Vorgang entspricht einer Reichweitenerfassung bei einem phasencodierten Radar. Eine Möglichkeit um dies zu bewirken ist die, daß der Empfängercode zyklisch verschoben wird, während das gefilterte CW-Signal (ungedämpfte Welle) im Empfänger kontrolliert wird. Bei einer Korrelation ist das CW-Signal in dem Filter am stärksten.

Andere Signale, die beispielsweise von in Formation fliegenden Flugzeugen ausgehen, können ebenso in eine Korrelation gebracht und von dem Empfänger durch eine Wiederholung der gleichen, oben beschriebenen Ausrüstung genommen werden. Der zweite Empfängercode muß mit dem Code von dem abzuführenden Signal synchronisiert werden, das über Bord hinausgeht. Wenn die Trägerfrequenz jedes Senders vorher zugeteilt worden ist, kann der zweite Filter vorher eingestellt und der Code zur Auffindung der Korrelation verschoben sein.

Alle vorher erwähnten Bauteile sind nur beispielhaft aufgeführt, da auch andere, bekannte Zweiphasenmodulatoren, Codegeneratoren etc. verwendet werden können. Es soll betont werden, daß die dargestellten Ausführungsformen nur

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zur Erläuterung dienen und daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei vom Erfin-dungsprinzip abzuweichen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

l.j Vorrichtung zum Eliminieren von Interferenzsignalen in einem Empfänger, die von einem mitwirkenden Sender ausgehen, der Elemente zum Erzeugen von einem Trägersignal aufweist, gekennzeichnet durch erste Elemente (l6) in dem Sender zum zweiphasigen Modulieren des Sende-Trägersignals mit einem Signal zur Bildung einer symmetrischen Wellenform mit unterdrücktem Träger, durch zweite Elemente (24) zum Modulieren der im Empfänger ankommenden Signale mit dem Modulationssignal, derart, daß das Interferenzsignal vom Sender im Spektrum zusammenfällt, während irgendein Nutzsignal moduliert wird, durch Elemente (28) zum Herausfiltern des zusammengedrückten Interferenzsignals und durch dritte Elemente (30) im Empfänger zum Modulieren des verbleibenden, modulierten Nutzsignals mit dem Modulationssignal, um jenes zur Wiederherstellung seiner ursprünglich empfangenen Form zusammenzudrücken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal ein Pseudorausch-Code ist.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal ein Maximallängen-Schieberegistercode ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal außerdem gemäß der zu übertragenden Daten moduliert ist.
5·. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal bei den zweiten Modulationselementen (24) um eine Zeit verzögerbar ist,die äquivalent der Interferenzsignal-Verzögerung von den ersten Modulationselementen (l6) zu den zweiten Modulationselementen (24) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal bei den dritten Modulationselementen (30) um eine Zeit verzögerbar ist, die äquivalent der Interferenzsignal-Verzögerung von den ersten Modulationselementen (16) zu den dritten Modulationselementen (30) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (28) Bandsperren sind, die auf das Sende-Trägersignal abgestimmt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal im Empfänger mit dem Modulationssignal im Sender für ein optimales Zusammendrücken der modulierten Signale geeignet synchronisiert ist.

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