DE2657590A1 - Abstimmbarer vielkanalempfaenger - Google Patents

Abstimmbarer vielkanalempfaenger

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DE2657590A1
DE2657590A1 DE19762657590 DE2657590A DE2657590A1 DE 2657590 A1 DE2657590 A1 DE 2657590A1 DE 19762657590 DE19762657590 DE 19762657590 DE 2657590 A DE2657590 A DE 2657590A DE 2657590 A1 DE2657590 A1 DE 2657590A1
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Telefunken Systemtechnik AG
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/74Multi-channel systems specially adapted for direction-finding, i.e. having a single antenna system capable of giving simultaneous indications of the directions of different signals

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Description

  • "Abstimmbarer Vielkanalempfänger"
  • Die Erfindung betrifft einen abstimmbaren Vielkanalempfänger, insbesondere für Nehrkanai-Peiler.
  • 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.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vielkanalempfänger der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem alle Kanäle dieselbe Abhängigkeit von der Verstärkung aufweisen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • die 60 dB-Bandbreiten der Hauptselektionsfilter 10¹ bis 10n bzw. der Vorselektionsfilter 4¹ bis 4n sind.
  • 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.
  • der Nachselektionsfilter 15# (V = 1 bis n) sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. P a t e r t .1 n S p r ii c 1. Durchstimmbarer Vielkanalempfänger, insbesondere fiir Mehrkanal-PeiLer, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung vor der tIaupt- und/oder der Nachselektion im Zeitmultiplex durchführbar ist in der Weise, daß zur Vers tirkung vor der Hauptselektion die Signale der einzelnen Kanäle iiber einen ersten Multiplexer (5) im Zeitmultiplex einem gemeinsamen Verstärker (6) zufiihrbar sind und die Zeitmultiplexsignale der einzelnen Kanäle vom Ausgang des Verstärkers (6) über einen gemeinsamen Mischer (7), ein gemeinsames Filter (8) und einen ersten Demultiplexer (9) je einem Hauptselektionsfilter (10¹ bis 10n) zuleitbar sind und/oder daß zur Verstärkung von der Nachselektion die Hauptselektionsfilter (10¹ bis 10n) der einzelnen Kanäle ausgangsseitig über einen zweiten Multiplexer (11) im Zeitmultiplex auf einen allen Kanälen gemeinsamen zweiten Verstärker (12) durchschaltbar sind und die Zeitmultiplexsignale der einzelnen Kanäle vom Ausgang des zweiten Verstärkers (12) über ein weiteres gemeinsames Filter (13) und einen zweiten Demultiplexer je einem Nachselektionsfilter (15¹ bis 15n) zuführbar sind (Fig. 1).
  2. 2. Vielkanalempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz fS1 bzw. fS2 des ersten bzw.
    des zweiten Multiplexers (5 und 11) und die Bandbreite 132 bzw. B4 des gemeinsamen Filters (8) bzw. des weiteren gemeinsamen Filters (13) so gewählt sind, daß die Eingangsspannungen der einzelnen Kanäle unverfälscht ZU den Kanalausgängen (A bis An) gelangen (Fig. 1).
  3. 3. Vielkanalempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß durch die Zeitmultiplex-Schaltvorgänge außerhalb des Nutzbandes liegende Störfrequenzen in das Nutzband gemischt werde, bzw. im Falle, daß gleiche Signale in einem Kanal oder von einem KanaL in einen anderen umgesetzt werden, eine Selektion von meiir als 60dB bzw. mehr als 40dB vorgesehen ist.
  4. 4. Vielkanalempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die SchaLtfrequenz fSl de ersten Multiplexers (5) tincl des ersten Demultiplexers (9) sowie die 3dB-Bandbreite B33dB der tIauptseLektionsfilter (10¹ bis 10n) und die 60dB-Bandbreite B160dB der Vorselektionsfilter (1 bis 4n) ) gemäß der Beziehung S1- B33dB + B160dB gewählt sind (Fig. 1 und 2).
  5. 5. Vielkanalempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz f52 des zweiten Multiplexers (11) und des zweiten Demultiplexers (14) sowie die 3dB-Bandbreite B33dB der IIauptselektionsfilter (10 bis 10n) und die 40dB-Bandbreite B540dB der Nachselektionsfilter (151 bis 15n) gemäß der Beziehung f### B33dB + B540dB festgelegt sind (Fig. 1 und 3).
  6. 6. Vielkanalempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung des Kanalübersprechens infolge Überlappungen aufeinanderfolgender Zeitmultiplex-Abtastwerte die Bandbreite/die Bandbreiten B2 und/ oder B4 des Zeitmultiplexkanals/der Zeitmultiplexkanäle geeignet, beispielsweise gemäß der Beziehung B>30 . n . fss wobei n die Anzahl der Kanäle und fS die jeweilige Zeitmultiplex-Schaltfrequenz ist, gewählt ist/sind und bei den Schaltern des ersten Multiplexers und Demultiplexers (5 und 9) und/oder des zweiten Multiplexers und Demultiplexers (11 und 14) eine der Ausschwingzeit TA der Abtastwerte entsprechende Ausblendzeit vorgesehen ist (Fig. 1 und 4a bis c).
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DE2657590C2 DE2657590C2 (de) 1986-08-21

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DE3538649A1 (de) * 1985-10-31 1987-05-07 Krupp Gmbh Peilempfaenger

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DE890822C (de) * 1944-10-22 1953-09-21 Telefunken Gmbh Peilanlage
DE1808449A1 (de) * 1968-11-12 1970-06-04 Plath Naut Elektron Tech Sichtfunkpeiler

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