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Funksende- und -empfangsgerät für den
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Duplex- oder Semi-Duplex-Betrieb Die Erfindung bezieht sich auf ein
Funksende- und -empfangsgerät für den Duplex- oder Semi-Duplex-Betrieb, das eine
Oszillatoren-Einrichtung sowie Schaltmittel enthält, mit denen die Oszillatoren-Einrichtung
wahlweise auf jeweils ein Frequenzband von mindestens zwei Frequenzbändern umgeschaltet
werden kann.
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Funksende- und -empfangsgeräte sind häufig als sogenannte Vielkanal-Sprechfunkgeräte
ausgebildet, die jeweils auf eine Trägerfrequenz aus einer Vielzahl von Trägerfrequenzen
umgeschaltet werden können. Da für die einzelnen Trägerfrequenzen nur sehr geringe
Frequenztoleranzen zugelassen sind, kommen als frequenzbestimmende Elemente nur
Schwingquarze in Frage.
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Damit man nicht für jede Trägerfrequenz je einen Schwingquarz bereitstellen
muß, sondern insgesamt mit nur einem Schwingquarz als Bezugsfrequenznormal auskommt,
erfolgt die Frequenzerzeugung z. B. mit einem Vielkanal-Oszillator mit digitaler
Frequenzteilung. Ein derartiger Oszillator arbeitet nach dem PLL-(phase locked loop-)Prinzip
und enthält einen durch eine Gleichspannung steuerbaren Oszillator, einen Frequenzteiler
mit stufenweise einstellbarem Teilungsverhältnis und eine Phasenvergleichsschaltung.
Während an einem ersten Eingang der Phasenphasenvergleichsschaltung
eine
von dem Bezugsfrequenznormal abgeleitete Frequenz liegt, wird einem zweiten Eingang
die von dem Oszillator gelieferte und mittels des auf ein der gewünschten Oszillatorfrequenz
entsprechendes Teilungsverhältnis eingestellten Frequenzteilers geteilte Frequenz
zugeführt. An einem Ausgang gibt die Phasenvergleichsschaltung eine von der Differenz
der Phasenlage beider Frequenzen abhängige Spannung ab, die zum Nachsteuern des
Oszillators dient; "Frequenz, 1971, Heft 2, Seiten 30 bis 36.
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Funksende- und -empfangsgeräte für den Duplex- oder Semi-Duplex-Betrieb
gehören beispielsweise zu einer Funkanlage mit einer ortsfesten Zentralstation und
mehreren, untereinander gleichartigen beweglichen Funkstationen. Während die Zentralstation
mit einer wählbaren Trägerfrequenz in einem ersten, zum Beispiel 120 Trägerfrequenzen
umfassenden Frequenzband (Oberband) sendet und auf einer anderen, wählbaren Frequenz
in einem zweiten Frequenzband (Unterband) empfängt, erzeugen die beweglichen Funkstationen
eine Oszillatorfrequenz, die in einem dritten Frequenzband liegt, das um die Zwischenfrequenz
von zum Beispiel 10,7 MHz gegenüber dem Oberband der Zentralstation versetzt ist.
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Auf diese Weise kann beim Empfang aus der Differenz zwischen der Empfangs
frequenz und der Oszillatorfrequenz die Zwischen frequenz gebildet werden. In analoger
Weise senden die beweglichen Stationen auf einer Frequenz eines vierten Frequenzbandes,
das gegenüber dem ersten Frequenzband der Feststation um die Zwischenfrequenz versetzt
ist.
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Soll
Soll die Frequenzerzeugung bei der Zentralstation
und den beweglichen Stationen unter Verwendung gleicher Baueinheiten geschehen,
dann muß jedes Gerät auf jeweils ein Frequenzband der vier verschiedenen Frequenzbänder
umschaltbar sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bereitstellung der Trägerfrequenzen
für ein Duplex- oder Semi-Duplex-Funkgerät unter Anwendung des PLL-Prinzips mit
möglichst einfachen Mitteln zu verwirklichen, wobei besonders auf ein unverzögertes
Umschalten der Frequenzbänder Wert gelegt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Gerät nach dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs dadurch gelöst, daß die Oszillatoren-Einrichtung für jedes Frequenzband
einen eigenen Transistor-Oszillator enthält und daß die Schaltmittel an den dem
jeweils gewählten Frequenzband entsprechenden Oszillator eine den Oszillator in
Betrieb setzende erste Gleichspannung und an den anderen Oszillator eine diesen
Oszillator sperrende zweite Gleichspannung abgeben.
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Durch die Verwendung je eines Oszillators für jedes Frequenzband und
durch das Einschalten des betreffenden Oszillators mittels einer ersten Gleichspannung
und durch das gleichzeitige Sperren der anderen Oszillatoren durch eine zweite Gleichspannung
können alle Anforderungen an eine hohe Frequenzgenauigkeit erfüllt und ein schlagartiges
Umschalten erreicht werden.
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Insbesondere werden dadurch Störungen vermieden, die mit einem Abschalten
der Betriebsspannung für die Oszillatoren oder mit einem
einem Umschalten
der frequenzbestimmenden Elemente eines für alle Frequenzbänder gemeinsamen Oszillators
verbunden wären.
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Würden beispielsweise Schaltdioden verwendet werden, um die frequenzbestimmenden
Elemente umzuschalten, d. h. zum Beispiel, daß der Induktivität der Resonanzkreise
eine zweite Induktivität parallel oder in Reihe geschaltet wird, dann müßte dem
Oszillatorkreis eine Steuerspannung zugeführt werden, die unzulässige Frequenzänderungen
zur Folge hätte.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Ein Funksende- und -empfangsgerät für den Duplex- oder Semi-Duplex-Betrieb
enthält nach dem in der Zeichnung gezeigten Schaltbild eine Oszillatoren-Einrichtung
1, die dem in der Zeichnung durch gestrichelte Linien umrahmten Schaltungsteil entspricht.
Zu der Oszillatoren-Einrichtung gehören vier Transistor-Oszillatoren 2 bis 5. Diese
Oszillatoren sind Clapp-Oszillatoren. Während die Oszillatoren 2 und 5 Empfänger-Oszillatoren
zum Erzeugen von Oszillatorfrequenzen in einem ersten Oberband und einem ersten
Unterband sind, bilden die Oszillatoren 3 und 4 Sende-Oszillatoren zum Erzeugen
von Trägerfrequenzen in einem zweiten Oberband bzw. Unterband.
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Die Oszillatoren 2 bis 5 haben etwa denselben Aufbau. Als aktives
Bauelement dient ein Transistor 6, dessen Emitter erstens
erstens
über einen Emitterwiderstand 7 und zweitens über eine Reihenschaltung aus einem
Widerstand 8 und einem Kondensator 9 mit Masse in Verbindung steht. Ein zwei Widerstände
10, 11 umfassender Spannungsteiler liegt an einer stabilisierten Gleichspannung
UGS, die aus einer durch Gleichrichtung einer Wechselspannung erhaltenen Wellengleichspannung
UG mittels einer Sieb-und Glättungsschaltung 12 erhalten wird. An dem Widerstand
11 des Spannungsteilers aus den Widerständen 10 und 11 fällt eine als Vorspannung
für die Basis des Transistors 6 dienende Spannung ab. Zu dem die Frequenz des Oszillators
bestimmenden Resonanzkreis gehört eine Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren 13,
14, die zwischen der Basis des Transistors 6 und Masse liegt, sowie ein Kondensator
15, dessen einer Anschluß mit der Basis des Transistors 6 und dessen anderer Anschluß
über eine Induktivität 16 mit dem Massepotential verbunden ist.
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Parallel zu der Induktivität 16 liegt eine Reihenschaltung aus einem
Kondensator 17 und einer Kapazitätsvariationsdiode 1 8.
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Während sich die Anode der Diode 18 auf dem Massepotential befindet,
steht die Kathode über eine weitere Induktivität 19 mit einer Phasenvergleichsschaltung
20 in Verbindung.
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Die Phasenvergleichsschaltung 20 gehört ebenso wie die Oszillatoren
2 bis 5 zu einem PLL-Oszillatorkreis, dem ein in der Zeichnung der Übersichtlichkeit
halber weggelassener, in seinem Teilungsverhältnis stufenweise einstellbarer Frequenzteiler
zugeordnet ist. Da das Prinzip des PLL-Oszillatorkreises allgemein bekannt ist,
braucht an dieser Stelle nicht auf Einzelheiten eingegangen zu werden.
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Eine
Eine von der Phasenvergleichsschaltung oder
einem damit verbundenen Tiefpaßfilter abgegebene Differenzspannung UD steuert jeweils
einen durch eine elektronische Umschalteinrichtung 21 eingeschalteten Oszillator,
zum Beispiel den Transistor-Oszillator 2, solange nach, bis die von ihm an einen
Übertrager 22 abgegebene Oszillatorspannung eine Frequenz hat, die nach der Frequenzteilung
mit einer an einem Eingang der Phasenvergleichsschaltung 20 liegenden Bezugsfrequenz
phasenmäßig übereinstimmt.
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In der Zeichnung ist die elektronische Umschalteinrichtung durch vier
Schalter 23 bis 26 symbolisiert, von denen jeweils ein Schalter, zum Beispiel 23,
geöffnet ist, während die anderen Schalter, zum Beispiel 24 bis 26, geschlossen
sind.
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Über die geschlossenen Schalter 24 bis 26 gelangt eine, zum Beispiel
positive, Gleichspannung U von zum Beispiel 10 V an den dem Widerstand 8 und dem
Kondensator 9 gemeinsamen Schaltungspunkt der Oszillatoren 3, 4 und 5, die dadurch
gesperrt werden, während der geöffnete Schalter 23 den Oszillator 2 in Betrieb setzt
bzw. freigibt. Die als Sende-Oszillatoren dienenden Transistor-Oszillatoren 3 und
4 unterscheiden sich von den anderen Transistor-Oszillatoren dadurch, daß parallel
zu der Reihenschaltung aus den beiden Kondensatoren 13, 14 eine weitere Reihenschaltung
aus einem Kondensator 27 und einer Kapazitätsvariationsdiode 28 liegt. Den miteinander
verbundenen Kathoden der Kapazitätsvariationsdioden 28 wird eine Modulationsspannung
UM, das ist die Sprechwechselspannung, zugeführt.
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Die
Die Oszillatorspannung der Oszillatoren 3 und
4 gelangt über einen Übertrager 29 an die Sekundärwicklung des Übertragers 22 bzw.
an den Eingang eines Trennverstärkers 30. Der Trennverstärker steht mit einer Empfänger-Mischschaltung,
einem Frequenzteiler des PLL-Oszillatorkreises sowie mit dem Sender-Verstärker in
Verbindung.
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Die Schalter der elektronischen Umschalteinrichtung 21 werden durch
Bedienungselemente an dem Funksende- und -empfangsgerät oder einer damit verbundenen
Bedienungseinrichtung betätigt.
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Die Bedienungselemente sind beispielsweise Drucktasten zum Umschalten
des Gerätes auf jeweils ein Frequenzband der Ober-und Unterbänder sowie eine Sende
taste zum Umschalten des Gerätes vom Empfangsbetrieb auf den Sendebetrieb.
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Patentansprüche