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"Abstimmbarer Vielkanalempfänger"
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Die Erfindung betrifft einen abstimmbaren Vielkanalempfänger, insbesondere
für Nehrkanai-Peiler.
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Eine wesentliche Schwierigkeit stellt bei mehrkanaligen Peilverfahren
das Gleichhalten der Empfangskanäle in Amplitude und Phase dar. Es gibt Amplituden-
und Phasenunterschiede in Abhängigkeit von der Zeit, von der Umgebung, Frequenz,
der eingestellten Verstärkung (d. h. von der Amplitude des empfangenen Signals)
und der Signalart (Modulation). Da man zwei oder mehr Empfangskanäle im allgemeinen
nicht so bauen kann, daß sie in Bezug auf diese Parameter hinreichend gleich
sind,
sind verschiedene Eich- und Abgleich- bzw. Umtastverfahren zur Beseitigung von Kanalungleichheiten
entwickelt worden. Als besonders schwierig behebbar hat sich dabei die Ungleichheit
der Kanäle in Abhängigkeit von der Verstärkung erwiesen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vielkanalempfänger
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem alle Kanäle dieselbe Abhängigkeit
von der Verstärkung aufweisen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verstärkung
vor der Elaupt- und/oder der Nachselektion im Zeitmultiplex durchführbar ist in
der Weise, daß zur Verstärkung vo er Haupt selektion die Signale der einzelnen Kanäle
iiber einen ersten Multiplexer im Zeitmultiplex einem gemeinsamen Verstärker zuführbar
sind und die Zeitmultiplexsignale der einzelnen Kanäle vom Ausgang des Verstärkers
über einen gemeinsamen Mischer, ein gemeinsames Filter und einen ersten Demultiplexer
je einem Hauptselektionsfilter zuleitbar sind und/oder daß zur Verstärkung vor der
Nachselektion die Hauptselektionsfilter der einzelnen Kanäle ausgangsseitig über
einen zweiten Multiplexer im Zeitmultiplex auf einen allen Kanälen gemeinsamen zweiten
Verstärker durchschaltbar sind und die Zeitmultiplexsignale der einzelnen Kanäle
vom Ausgang des zweiten Verstärkers über ein weiteres gemeinsames Filter und einen
zweiten Demultiplexer je einem Nachselektionsf i lt ei zuführbar sl rill Die Schaltfrequenzen
fS1 bzw. fS2 des ersten bzw. des zweiten Multiplexers und die Bandbreite B2 bzw.
B4 des gemeinsamen Filters bzw. des weiteren gemeinsamen Filters sind dabei so gewählt,
daß die Eingangsspannungen der einzelnen Kanäle unverfälscht zu den Kanalausgängen
gelangen. Im Fallen, daß durch die Zeitmultiplex-Schaltvorgänge außerhalb des Nutzbandes
liegende Störfrequenzen in das Nutzband gemischt werden, bzw.
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im Falle, daß gleiche Signale in einem Kanal oder von einem
Kanal
in einen anderen umgesetzt werden1 wird eine SeLektion von mehr als 60dB bzw. von
mehr als 40dB vorgesehen. Zur Selektion der Nutzinformation aus dem durch bei der
Zeitmultiplex-Abtastung entstehende Seitenbsinder überlagerten Hauptband sind die
Schaltfrequenz fS1 des ersten Multiplexers und des ersten Demultiplexers sowie die
3dB-Bandbreite B33dB des Hauptselektionsfilters und die 60 dB-Bandbreite B160dB
der Vorselektionsfilter gemäß der Beziehung fSl) B33dB + B1 60dB und die Schaltfrequenz
fS2 des zweiten MuLtipLexers und des zweiten Demultiplexers, die 3dB-Bandbreite
B33dU des Hauptselektionsfilters sowie die liOdB-Bandbreite B540dB der Nachselektionsfilter
gemäß der Beziehung fS2# B33dB + B540dB gewählt. Zur Vermeidung des KanaL;ibersprechens
durch zeitliche Überlappungen aufeinanderfolgender ZeitmultipLex-Abtastwerte ist/sind
die Bandbreite/die Bandbreiten B2 und/oder B4 des Zeitmultiplexkanals/der Zeitmultiplexkanale
geeignet, beispielsweise gemäß der Beziehung B #30 . n . fS, wobei n die Anzahl
der Kanäle und fS die jeweilige Schaltmultiplex-Schaltfrequenz ist, gewählt. ei
<Ien Schaltern des ersten Multiplexers und Demultiplexers und/ oder des zweiten
Multiplexers und Demultiplexers ist eine der Ausschwingzeit TA der Abtastwerte entsprechende
Ausblendzeit vorgesehen.
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Der Erfindung liegt im wesentlichen die Überlegung zugrunde, einerseits
die Verstärkungseigenschaften aller Kanäle durch die Verwendung einer Zeitmultipiex-Einkaualverstärkung
gleich zu machen und andererseits die bei der Hauptselektion infolge der hohen Filterselektivität
erforderlichen langen Filterein- und ausschwingzeiten bei den einzelnen Abtastsignalen
dadurch bereitzustellen, daß die Hauptselektion der einzelnen Kanäle getrennt vorgenommen
wird mittels je eines einer der Kanalanzahl entsprechenden Anzahl parallel geschalteter
Hauptselektionsfilter. Hinzu kommt eine Abstimmung der Zeitmultiplex-Schaltfrequenzen
der Filter vor und nach der Einkanalverstärkung und der Bandbreite des ZeitmultipLexkanals
in der Weise, daß die Eingangssignale <ler Kanäle unverfälscht zu den Kanalausgäugen
gelangen. - 4 -
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt n Antennen 1 bis 1n, die iiber je einen Mischer 2¹ bis
2n mit einem gemeinsamen Oszillator 3 und über je ein Vorselektionsfil ter 41 bis
4n und einen ersten Multiplexer 5 im Zeitmultiplex auf einen gemeinsamen regelbaren
Verstärker 6 durchschaltbar sind. Die ZF-Vorselektionsfilter 4¹ bis 4n haben z.
B. eine Bandbreite B1 von t 8 kHz. Der Verstärker 6 ist ausgangsseitig über einen
weiteren Mischer 7, ein gemeinsames Filter 8 und einen ersten Demultiplexer 9 an
jeweils eines von n parallel geschalteten Hauptselektionsfiltern 10¹ bis 10n mit
einer Bandbreite B3 von z. B. # 3 kHz anschließbar, wobei jedem Empfangskanal jeweils
ein Hauptselektionsfilter fest zugeordnet ist. Die Hauptselektionsfilter 10¹ bis
10n sind über einen zweiten Multiplexer 11 im Zeitmultiplex mit einem allen Kanälen
gemeinsamen zweiten regelbaren Verstärker 12 verbindbar. Die ZeitmuLtiplexsignal
e der einzeLnen Kanäle werden vom Ausgang des zweiten Verstärkers 12 über ein weiteres
gemeinsames Filter 13 und einen zweiten Demultiplexer 14 je einem Nachselektionsfilter
15¹ bis 15n pro Kanal zugeführt, das beispielsweise eine Bandbreite B5 von + 3 kHz
aufweist. An Ausgängen A bis An sind dann die Ausgangsspannungen der einzelnen Empfangskanäle
abnehmbar. Die Verstärker 6 und 12 sind breitbandig, die Selektionsmittel konzentriert.
Die breitbandigen Schaltuirgsteile werden von allen Kanälen im Zeitmultiplex gemeinsam
benutzt.
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Durch die quasi-gleichzeitige Benutzung der geregelten Verstärker
6 und 12 durch alle Kanäle sind Ampltituden- und Phasenfehler der Kanäle in Abhängigkeit
von der eingestellten Verstärkung ausgeschlossen. Die Schaltfrequenzen fS1 und fS2
des ersten Multi- und Demultiplexers 5 und 9 und des zweiten Multi- und Demultiplexers
11 und 14 sowie die Bandbreiten B2
und n4 des gemeinsamen Filters
8 und des Weiteren gemeinsanden Filters 13 sind so festgelegt, daß die Antennenspannungen
unverfälscht zu den Ausgängen A¹ bis An übertragen werden. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß es sich um Empfangssignale handelt, die nur durch die Filter im Empfangszug,
d. h. also nicht ideal , bandbegrenzt siiid.
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Werden durch die Schaltvorgänge außerhalb des Nutzbandes liegende
Störfrequenzen in das Nutzband gemischt, dann muß eine Selektion von mehr als 60
dB eingehalten werden. Werden gleiche Signale im Empfangskanal frequenzmäßig transponiert
oder von einem Kanal in einen anderen umgesetzt, so genügt eine Übersprechdämpfung
von mehr als 40 dB.
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Fig. 2 zeigt das Frequenzspektrum am Ausgang des gemeinsamen Filters
8. Durch die Kanaltastung entstehen im Abstand der Abtastfrequenz fS1 Seitenbänder,
Die Seitenbänder B1' und B1" mit den Mittenfrequenzen fZF - fS1 und fZF + fS1 51
überlagern sich dabei teilweise mit dem Haupt band 131, dessen Mittenfrequenz die
Zwischenfrequenz fZF ist. Das Hauptselektionsfilter 10# (v = 1 bis n), dessen Selektionskurve
133 gestrichelt eingezei chiiet ist, selektiert aus dem llauptband das eigentliche
Nutzband der Bandbreite 4 B3. Da aus den Seitenbändern keine Signale in das Nutzband
fallen diirfen gilt fS1# B33dB + B160dB, wobei fS1 die Schaltfrequenz des ersten
Multi- und des erstn Demultiplexers 5 und 9 und B33dB bzw. B160dB die 3 dB- bzw.
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die 60 dB-Bandbreiten der Hauptselektionsfilter 10¹ bis 10n bzw. der
Vorselektionsfilter 4¹ bis 4n sind.
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Fig. 3 zeigt das Frequenzspektrum am Ausgang des weiteren gemeinsamen
Filters 13. Durch die Kanaltastung entstehen hier Seitenbänder im Abstand fS2, wobei
zusätzlich zum
Hauptband B3 mit der Mittenfrequenz fZF u. a. die
Seitenbänder B3' und B3" mit den Mittenfrequenzen fZF - f52 und fZF + fS2 entstehen.
Die Nachselektionsfilter 15# (v = 1 bis n) mit der gestrichelt eingezeichneten Selektionscharakteristik
B5 selektieren aus dem Hauptband das Nutzband, wobei Signale aus den Seitenbändern
um mindestens 40 dB gedämpft sein müssen. Daraus ergibt sich die Bedingung: S2 1333dB
+ B540 dB wobei fS2 die Schaltfrequenz des zweiten Multi- und Demultiplexers 11
und 14 und B33dB bzw. B540dB die 3dB- bzw. 40dB-Bandbreiten der Hauptselektionsfilter
109 (v = 1 bis n) bzw.
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der Nachselektionsfilter 15# (V = 1 bis n) sind.
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Fig. 4a bis 4c zeigt - für die einzelnen Kanäle 1 bis n getrennt gezeichnet
- den Einfluß der von allen Kanälen gemeinsam benutzten Verstärker 6 und 12 auf
die Abtastsignale.
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Durch die Bandbegrenzung in den Verstärkern wird das zu übertragende
Spektrum verändert. In Fig. 4a sind die Abtastsignale der einzelnen Kanäle am Ausgang
der Multiplexer 5 bzw. 11 dargestellt, d. h. vor der Verstärkung in den Verstärkern
6 bzw.
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12. Wie ein Vergleich mit den in Fig. 4b dargestellten Abtastsignalen
nach dem Passieren der Verstärker 6 bzw. 12 (genauer: am Ausgang der Filter 8 bzw.
13) zeigt, entstehen infolge der Bandbegrenzung durch die Verstärker Ein- und Ausschwingvorgänge,
die zu einer zeitlichen Überlappung aufeinanderfolgender Abtastsignale und somit
zu einem Kanalübersprechen führen. Um dieses zu verhindern wird - wie in Fig. 4c
dar6estellt - in den Schaltern der Multi- und Demultiplexer jeweils die Ausschwingzeit
TA ausgeblendet. Die Ausblendzeit TA wird dabei so bemessen, daß das Signal um wenigsens
40 dB abgesunken ist. Für einen Rechteck-Bandpaß mit der Bandbreite + B
gilt
TA c 20 . ## für einen Abfall um 40 dB. Für einen Tiefpaß gilt entsprechend TA#
10 . B solange die Signalfrequenz sehr klein gegen die Grenzfrequenz des Tiefpasses
ist. Damit der Ausgangsimpuls nicht zu kurz wird, wird T # 3TA gewählt, wobei T
die Schaltperiode ist. Daraus ergibt sich: 1 T # 3TA ; T = ; TA = 10 . 1/B ; n .fS
1 #3 . 10 . 1/B bzw. B # 30 . n . fs.
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n .fs Im folgenden werden zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung
einige Dimensionierungsbeispiele angegeben:
1. 3-kanaliger Peiler:
B1 3dB # # 8 kHz; B3 3dB = # 3 kHz; B5 3dB = # 3 kHz B160dB = #24 kHz; B340dB =
# 4 kHz; B540dB = # 4 kHz fS1 = 27 kHz; B2 = (#) 2.5 MHz; fS2 = 7 kHz; B4 = (t)
630 kHz; 2. 3-kanaliger Peiler, jedoch B5 als einfaches LC-Filter: B1 3dB = # 8
kHz B3 3dB = + 3 kHz; B5 3dB = # 3 kHz 60dB - +- 24 kHz B340dB = - 4 kHz; B540dB
= # 30 kHz fS1 = 27 kHz; B2 = (+) 2.5 MHz; fS2 = 33 kHz; B4 = (+) 3.0 MHz; 7. 18-kanaliger
Peiler: B1 3dB = # 8 kHz;B3 3dB = # 3 kHz; B5 3dB = # 3 kHz B160dB = # 24 kHz; B340dB
= # 4 kHz; B540dB= # 4 kHz fS1 = 170 kHz; B2 = # 15 MHz; fS2 = 42 kHz; B4 = (+)
3.8 MHz; 4. 18-kanaliger Peiler, jedoch B5 als einfaches LC-Filter: B1 3dB = # 8
kHz; B3 3dB = # 3 kHz; B5 3dB = # 3 kHz B160dB = # 24 kHz; B340dB = # 4 kHz; B540dB
= # 30 kHz fS1 = 170 kHz; B2 = (#) 15 MHz; fS2 = 200 kHz; B5 = (#) 18 MHz.