DE2645901B2

DE2645901B2 - Sprech- und/oder Datenfunksystem

Info

Publication number: DE2645901B2
Application number: DE19762645901
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 7900 Ulm Nedtwig
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1976-10-12
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE2645901A1

Description

ι/ _ ^o ' ■■'''iii··

' 'max —

"'Nl-

ergibt mit G = Lichtgeschwindigkeit, 4öhf = maximal zulässige HF-Phasendifferenz und ω_Ν, = NF-Kreisfrequenz, und Ik der Abstand vom Sender ist, bis zu dem der Empfang des benachbarten Senders im Empfänger unterdrückt wird.

4. Sprech- und/oder Datenfunksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Verringerung der Störungen die HF-Bandbreite unter Beibehaltung der NF-Bandbreite vergrößert wird.

5. Sprech- und/oder Datenfunksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem Diskriminator im NF-Teil des Empfängers der beweglichen oder ortsfesten Sende- und -Empfangsstationen eine an sich bekannte Störaustastschaltung nachgeschaltet ist, mit deren Hilfe die Interferenz-

StCrimpUiSC αϋ5ΐααΐι/αΓ Siilu.

6. Sprech- und/oder Datenfunksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Funksende- und -Empfangsstationen jeweils eine Empfangsdiversityanordnung vorgesehen ist mit zwei oder mehr an verschiedenen Punkten der Station angeordneten Antennen und daß die Emfängerdiversityanordnung jeweils die Empfangseinrichtung mit dem höchsten HF-Pegel für den Empfang durchschaltet

7. Sprech- und/oder Datenfunksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Frequenzmodulation zur Erzeugung dieser Modulationsart ein hochstabiler Trägerfrequenzgenerator sowie ein Phasenmodulator mit Preemphase vorgesehen sind.

Die Erfindung betrifft ein Sprech- und/oder Datenfunksystem, bestehend aus längs eines Verkehrsweges oder auf einer Landschaftsfläche verteilt angeordneten Fundsendern, deren Funkfelder sich überlappen, sowie aus beweglichen und/oder ortsfesten Funksende- und Empfangsstationen unter Benutzung von im gleichen Funkkanal liegenden Trägerfrequenzen, die mit der gleichen Nachricht in der Frequenz, der Phase und/oder Amplitude synchron moduliert sind, wobei sich die Trägerfrequenzen benachbarter Funksender um einen

jo zwischen Null und einem vorgegebenen Maximalwert liegenden Frequenzbetrag unterscheiden.

Aus der Literaturstelle Meinke/Gundlauch »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik« 1956, Seiten 1200 und 1201 ist es beispielsweise bekannt, daß bei derartigen

r, »Gleichweliensendern« infolge Interferenz in einer Entfernung, in der die von zwei Gleichweliensendern ausgehenden Feldstärken nahezu gleich sind, starke Empfangsstörungen festzustellen sind.

Der DE-AS 12 30 471 ist ein FM-Nachrichtenübertra-

4Ii gungssystem mit den eingangs genannten Merkmalen entnehmbar, bei dem sich die Trägerfrequenzen benachbarter Funksender zwecks Verringerung der erwähnten Störungen nur um einen zwischen Null und der niedrigsten Modulationsfrequenz (in der Regel

4^r> 300 Hz) liegenden Frequenzbetrag unterscheiden dürfen. Wegen zu starker Reststörungen, die insbesondere auf nichtberücksichtigte Phasen- bzw. Laufzeitunterschiede zurückzuführen sind, die aus den standortbedingten HF-Laufwegunterschieden der einzelnen Sen-

w der resultieren, dürfte dieses bekannte Gleichwellensystem bisher wohl kaum realisiert worden sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sprech- und/oder Datenfunksystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die interferenzbe-

^r)^r) dingten Störungen in dem Maße reduziert sind, daß das System praktisch anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trägerfrequenzversatz benachbarter Funksender maximal 50 Hz beträgt, daß zwischen benachbarten

w) Funksendern ein NF-Phasenausgleich vorgenommen ist derart, daß die NF- und die HF-Laufzeitdifferenz in der Mitte zwischen je zwei benachbarten Funksendern auf Null abgeglichen sind, und daß zur Reduzierung der noch verbleibenden Phasenverzerrungen im Überlap-

b^ri pungsbereich der Funksender nur schmalbandige NF-Übertragungskanäle vorgesehen und einerseits die Abstände benachbarter Funksender so gewählt sind,

ferenz beider Funksender an einem Empfangsort, an uem sich die HF-Signale der Sender pegelgleich überlagern, einen Maximalwert von 36° nicht überschreitet, und andererseits der Modulationsindex und/oder Modulationsgrad benachbarter Funksender möglichst gleich ist

Dabei ist es gleichgültig, ob die Trägerfrequenzen durch die hohe Konstanz ihrer Oszillatoren oder durch eine Synchronisationsschaltung auf Trägerfrequenzversatzwerte kleiner als 50 Hz stabilisiert werden.

Der maximal zulässige Unterschied im Modulationsindex und/oder Modulationsgrad benachbarter Funksender beträgt dabei etwa 1 dB.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der für benachbarte Funksender maximal zulässige Abstand D_m„ gemäß der Beziehung

wählbar, wobei Al_max der maximal zulässige H F-Wegunterschied ist der sich aus der Beziehung

'''NK

ergibt mit Ca — Lichtgeschwindigkeit, Ab»?=maximal zulässige HF-Phasendifferenz und CONF = NF-Kreisfrequenz, und Ik der Abstand vom Sender ist, bis zu dei ι der Empfang des benachbarten Senders im Empfänger unterdrückt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildungsform wird die HF-Bandbreite zur weiteren Verringerung der Störungen unter Beibehaltung der N F-Bandbreite vergrößert (Bandspreizung).

Eine zweckmäßige Ausgestaltungsform ist dadurch gegeben, daß einem Diskriminator im NF-Teil des Empfängers der beweglichen oder ortsfesten Sende- und -Empfangsstat'onen eine an sich bekannte Störaustastschaltung nachgeschaltet ist, mit deren Hilfe die Interferenzslörimpulse austastbar sind. Derartige Störaustastschaltungen sind beispielsweise aus dem Datenblatt VALVO, IC-TDA 1001 bekannt.

Eine weitere günstige Ausgestaltungsform besteht darin, daß bei den Funksende- und Empfangsstationen jeweils eine Empfangsdiversityanordnung vorgesehen ist mit zwei oder mehr an verschiedenen Punkten der Station angeordneten Antennen und daß die Empfängerdiversityanordnung jeweils die Empfangseinrichtung mit dem höchsten HF-Pegel für den Empfang durchschaltet.

Bei Verwendung der Frequenzmodulation zur Erzeugung dieser Modulationsart ist ein hochstabiler Trägerfrequenzgenerator sowie ein Phasenmodulator mit Preemphase vorgesehen.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie insbesondere durch Berücksichtigung des Senderabstandes und der damit verbundenen, in die NF-Phasendifferenz direkt eingehenden HF-Laufwegunterschiede sowie der Differenzen im Modulationsindex bzw. Modulationsgrad erst die Reduzierung der Gleichwellenfunk-Störungen in dem für den Sprech- und Datenfunk erforderlichen Ausmaß ermöglicht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

F i g. I zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiül. Von einer Funkzentrale werden — sendeseitig gesehen — die niederfrequenten Modulaiionssignalc zu den abgesetzten ortsfesten Sendestatio nen Sender 1 und Sender 2 übertragen. Vom Verzweigungspunkt aus benötigt die Modulation auf der NF-Leitung zum Sender 2 eine größere Phasenlaufzeit als zum Sender 1. Zum Ausgleich dieser zusätzlichen Laufzeit wird in den niederfrequenten Übertragungsweg vom Verzweigungspunkt zum Sender 1 ein variables oder stufenweise einstellbares Laufzeitglied geschaltet Der Abstand der beiden Sendeantennen beträgt D. In bezug auf den Empfängerstandort

ίο entstehen bei der hochfrequenten Signalübertragung für die Signale der Sender 1 und 2 unterschiedliche Laufwege Im? und 4hf· Da der Empfänger stets nur das resultierende Empfangssignal auswertet entsteht über die Wegunterschiede eine Störmodulation durch Phasenlau/ieitdifferenzen Δ 7hf. die sich als Phasenwinkeldifferenzen Ahne auswirken. Dabei besteht formelmäßig folgender Zusammenhang:

If₁₁F

C₀ '

wobei Co die Lichtgeschwindigkeit und Ahw die Wegdifferenz zwischen dem Empfängerstandort und den Senderantennen 1 und 2 bedeuten. In bezug auf die höchste zu übertragende Modulationsfrequenz -' /NF.mai=3 kHz bei Schmalbandfunksystemen lassen sich Wegunterschiede, die auf dem Hochfrequenzweg entstehen, durch die zugeschnittene Größengleichung

[grad]/3

kHz = 3,6 ·

I/iii·-
[km]

in Phasenwinkeldifferenzen ausdrücken, für die erfindungsgemäß eine obere Grenze von etwa 36° einzusetzen ist. Aus der maximal zulässigen Phasenwinn keldifferenz <dfw=36° ermittelt man den maximal zulässigen Wegunterschied zu

In Fig.2 sind drei Gleichwellenfunksender in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet. Die in diese topografische Karte eingetragenen Hyperbeln stellen den geometrischen Ort dar, auf denen die eingetragenen Phasenwinkeldifferenzen konstant sind.

In F i g. 3 sind die Ausbreitungskurven 1 und 2 zweier 4Ί Gleichwellenfunksender Si und_& dargestellt, deren mittlere elektrische Feldstärken E sich in wesentlichen Bereichen überlappen. Die Ordinate gibt die elektrischen Feldstärkcwerte E wieder, als Abszisse ist in linearem Maßstab die Ortskoordinate aufgetragen.
">" Der maximal zulässige Senderabstand D_max zweier Sender läßt sich aus der Beziehung:

ermitteln.

Dabei bedeuten Al_mx die maximal zulässige Wegdifferenz /ihf— /2HF vom Empfangsort zu den Sendeantennen (vgl. Fig. 1) gemäß der Beziehung:

. 1 _ ''iiia.t ■*"

f-0 ' '"m

Für Al_ma, erhält man mit
γ.™» = 3 kHz:

w = 36° und

4/ηκ.

10 km.

Das bedeutet in der Praxis, daß sich der Empfänger vom Mittelpunkt M aus auf der Verbindungsgeraden um 5 km ip. Richtup." auf einen Sender zu bewegen darf

ohne die maximal zulässige Phasenwinkeldifferenz Ab_max zu überschreiten. Dies ist geometrisch am Punkt U bzw. t/'der Fall. Bewegt sich nun der Empfänger weiter in Richtung auf einen Sender zu, so erhält man eine größere Phasenwinkeldifferenz und somit Empfangsstörungen, wenn nicht in dem Gebiet zwischen U bzw. U'und dem zugehörigen Senderstandort die Störbefreiung über den HF-Unterdrückungseffekt erfolgt. Dabei geht man von der Tatsache aus, daß ein Empfänger das schwächere der interferierenden HF-Signale gegenüber dem stärkeren soweit unterdrückt, daß keine Störungen auftreten. Für PM/FM-Schmalbandfunkempfänger gilt als H F-Unterdrückungswert A E= 15 dB.

Ik wird als kritischer Senderabstand bezeichnet, von dem ab der HF-Unterdrückungswert kleiner als 15 dB wird.

In Fig.4 ist dargestellt, wie man auf grafischem Wege den maximal zulässigen Senderabstand D_max ermittelt. Zunächst werden für eine vorgegebene Sendeleistung z. B. 6 W die äquivalenten Strahlungsleistungen der Sender bestimmt und die entsprechenden Ausbreitungskurven 1 und 2 in linearem Maßstab eingetragen. Dann wird eine der beiden Ausbreitungskurven um den HF-Unterdrückungswert AEnach unten verschoben. Man erhält damit aus der Ausbreitungskurve 1 die Ausbreitungskurve Γ. Die Ausbreitungskurven 1' und 2 werden in Wegrichtung derart gegeneinander verschoben, daß der Abstand der Punkte U und M' den Wert ΔΙπ,,χη annimmt. Auf der Abszisse läßt sich dann der maximal zulässige Senderabstand D_msx an den Senderstandorten ablesen.

In F i g. 5 ist der resultierende Phasenwinkelfrequenzgang, den man z. B. am Senderstandort S\ mißt dargestellt. Die Phasenwinkelfrequenzgänge b\ und b, sind bei einem linearen Übertragungssystem Geraden

ι Man mißt sie in der Praxis z. B. in 100 Hz-Schritten mil einer Tonfrequenz über jeden einzelnen Sendeweg einschließlich seines niederfrequenten Zubringers (Leistungen, Richtfunkstrecken) für die Modulation. Zur Laufzeitkompensation, d. h. zum phasen- bzw. zeitsyn-

lu chronen Empfang in der Mitte zwischen zwei Senderr ist das Laufzeitglied nach F i g. 1 — bezogen auf die Mitte zwischen den Sendern — so abzugleichen, daß die Phasenwinkeldifferenz Ab in Fig.5 zu Null wird Bezogen auf einen anderen Meßort, muß die Phasen· winkeldifferenz über die Beziehung

Ifcm-[grad]

= 3,6

1/llF

[km]

ermittelt werden und bis auf diesen Korrekturwert sine die Phasenwinkelfrequenzgänge b\ und bi abzugleichen.

Mit Hilfe der F i g. 5 läßt sich die wichtige Eigenschafi

von Gleichwellenfunksystemen, die Schmalbandigkeil demonstrieren. Die Phasenwinkeldifferenz Ab dei Phasenwinkelfrequenz b\ und bz wächst mit zunehmen der Bandbreite, also für Frequenzen oberhalt /nf=3 kHz, über die maximal zulässigen Werte hinaus Schließlich ist beim Laufzeit- oder Phasendifferenzaus-

JO gleich darauf zu achten, daß die Übertragungswege zi b\ und bi nicht gegeneinander invertiert sind.

Hierzu 5 Blau Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sprech- und/oder Datenfunksystem, bestehend aus längs eines Verkehrsweges oder auf einer Landscbaftsfläche verteilt angeordneten Funksendern, deren Funkfelder sich überlappen, sowie aus beweglichen und/oder ortsfesten Funksende- und -Empfangsstationen unter Benutzung von im gleichen Funkkanal liegenden Trägerfrequenzen, die mit der gleichen Nachricht in der Frequenz, der Phase und/oder Amplitude synchron moduliert sind, wobei sich die Trägerfrequenzen benachbarter Funksender um einen zwischen Null und einem vorgegebenen Maximalwert liegenden Frequenzbetrag unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfrequenzversatz benachbarter Funksender maximal 50 Hz beträgt, daß zwischen benachbarten Funksendern ein N F-Phasenausgleich vorgenommen ist derart, daß die NF- und die HF-Laufzeitdifferenz in der Mitte zwischen je zwei benachbarten Funksendern auf Null abgeglichen sind, und daß zur Reduzierung der noch verbleibenden Phasenverzerrungen im Überlappungsbereich der Funksender nur schmalbandige NF-Übertragungskanäle vorgesehen und einerseits die Abstände benachbarter Funksender so gewählt sind, daß die durch die HF-Laufzeit bedingte N F-Phasendifferenz beider Funksender an einem Empfangsort, an dem sich die HF-Signale der Sender pegelgleich überlagern, einen Maximalwert von 36° nicht überschreitet, und andererseits der Modulationsindex und/oder Modulationsgrad benachbarter Funksender möglichst gleich ist.

2. Sprech- und/oder Datenfunksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximal zulässige Unterschied im Modulationsindex und/oder Modulationsgrad benachbarter Funksender etwa 1 dB beträgt.

3. Sprech- und/oder Datenfunksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der für benachbarte Funksender maximal zulässige Abstand D_m„ gemäß der Beziehung

D_max<Al_m,_x+2l_K

wählbar ist, wobei Al_max der maximal zulässige HF-Wegunterschied ist, der sich aus der Beziehung