DE2657590C2

DE2657590C2 - Durchstimmbarer Vielkanalempfänger

Info

Publication number: DE2657590C2
Application number: DE19762657590
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 7918 Illertissen Schöffel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1976-12-18
Filing date: 1976-12-18
Publication date: 1986-08-21
Also published as: DE2657590A1

Description

zusammenhängt
2. Vielkanalempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach den Hauptselektionsfiltern (10¹ —10") die Kanäle mittels eines zweiten Multiplexers (11) auf einen zweiten gemeinsamen Verstärker (12) durchschaltbar und dessen Ausgangssignale über einen zweiten Demultiplexer (14) wieder den einzelnen Kanälen mit je einem Nachselektionsfilter (15¹—15") zuführbar sind, und daß die Schaltfrequenz fe des zweiten Multiplexers (11) und zweiten Demulitplexers (14) mit der 3 dB-Bandbreite 53₃dB der Hauptselektkmsfilter (10¹ —10°) und der 40 dB-Bandbreite £5₄odB der Nachselektionsfilter (15¹ —15") nach der Beziehung

zusammenhängt.

3. Vielkanalempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten gemeinsamen Verstärker (6) ein erstes gemeinsames Filter (8) und nach dem zweiten gemeinsamen Verstärker (12) ein zweites gemeinsames Filter (13) angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft einen durchstimmbaren Vielkanalempfänger, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Ein derartiger Vielkanalempfänger ist beispielsweise aus der DE-PS 8 90 822 bekannt.

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 aus der DE-PS 8 90 822 bekannte Vielkanalempfänger enthält zur Vermeidung dieser Probleme einen allen Empfangskanälen gemeinsamen Verstärkerkanal, dem die Empfangssignale der einzelnen Kanäle über einen Multiplexer zeitlich nacheinander zugeführt werden. Die Ausgangssignale des Verstärkers werden über einen Demultiplexer wieder auf die verschiedenen Kanäle aufgeteilt und dort in Resonanzkreisen gefiltert.

Aus der DE-OS 18 08 449 ist ein Zweikanalpeiler bekannt, der gleichfalls einen beiden Peilkanälen gemeinsamen Verstärkerkanal aufweist. Durch die sehr niedrige Umschaltfrequenz sind dort aber nach dem Demultiplexer keine Filter in den beiden Kanälen erforderlich. Die sehr niedrige Umschaltfrequenz hat aber zur Folge, daß in den Kanälen nach dem Demultiplexer nur alternierend zeitversetzte Signalabschnitte vorliegen, die über ein Laufzeitglied als quasi gleichzeitige Signale dargestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vielkanalempfänger der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art anzugeben, der eine annähernd optimale Unterdrückung unerwünschter Signale ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Schaltfrequenzen fsi bzw. /& des ersten bzw. des zweiten Multiplexers und die Bandbreite B 2 bzw. B 4 des gemeinsamen Filters bzw. des weiteren gemeinsamen Filters sind dabei so gewählt, daß die Eingangsspannungen der einzelnen Kanäle unverfälscht zu den Kanalausgängen gelangen. Im Falle, 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 werden, wird eine «.. 60 Selektion von mehr als 60 dB bzw. von mehr als 40 dB vorgesehen. Zur Selektion der Nutzinformation aus dem durch bei der Zeitmultiplex-Abtastung entstehende Seitenbänder überlagerten Hauptband sind die Schaltfrequenz Fs\ des ersten Multiplexers und des ersten Demultiplexers sowie die 3 dB-Bandbreite 533 dB des Hauptselektionsfilters und die 60 dB-Bandbreite ßl6odB der Vorselektionsfilter gemäß der Beziehung /51 2: ß33dB + B 16OdB und die Schaltfrequenz /52 des zweiten Multiplexers und des zweiten Demultiplexers, die 3 dB-Bandbreite ß33dßdes Hauptselektionsfilters sowie die 40 dB-Bandbreite S5«idBder Nachselektionsfilter gemäß der Beziehung fsi > Ö33JB + B 5^0 dB gewählt. Zur Vermeidung des Kanalübersprechens durch zeitliche Überlappungen aufeinanderfolgender Zeitmultiplex-Abtastwerte ist/sind die Bandbreite/die Bandbreiten B 2 und/oder Ö4 des Zeitmultiplexkanals/der Zeitmultiplexkanäle geeignet, beispielsweise gemäß der Beziehung B > 30 · η ■ fs,

wobei η die Anzahl der Kanäle und /5 die jeweilige Schaltmultiplex-Schaltfrequenz ist, gewählt. Bei den 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 Ze'tmultiplex-Einkanalverstärkung 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 Eingangssignaie der Kanäle unverfälscht zu den Kanalausgängen gelangen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

F i g. 1 zeigt π Antennen 1' bis 1", die über je einen Mischer 2¹ bis 2" mit einem gemeinsamen Oszillator 3 und über je ein Vorselektionsfilter 4¹ bis 4" und einen ersten Multiplexer 5 im Zeitmultiplex auf einen gemeinsamen is regelbaren Verstärker 6 durchschaltbar sind. Die ZF-Vorselektionsfilter 4¹ bis 4" haben z. B. eine Bandbreite B1 von ± 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 η parallel geschalteten Hauptselektionsfiltern 10' bis 10" mit sine.- Bandbreite B 3 von z. B. ± 3 kHz anschließbar, wobei jedem Empfangskanal jeweils ein Hauptselektionsfilter fest zugeordnet ist Die Hauptse'^ktionsfilter 10' bis 10" sind über einen zweiten Multiplexer 11 im Zeitmultiplex mit einem allen Kanälen gemeinsamen zweiten regelbaren Verstärker 12 verbindbar. Die Zeitmul-.tiplexsignale der einzelnen Kanäle werden vom Ausgang des zweiten Verstärkers 12 über ein weiteres gemeinsames Filter 13 und einen zweiten Demultiplexer 14 je einem Nachselektionsfilter 15' bis 15" pro Kanal zugeführt, das beispielsweise eine Bandbreite B 5 von ± 3 kHz aufweist. An Ausgängen A¹ bis A" sind dann die Ausgangsspannungen der einzelnen Empfangskanäle abnehmbar. Die Verstärker 6 und 12 sind breitbandig, die 25· Selektionsmittel konzentriert. Die breitbandigen Schaltungsteile werden von allen Kanälen im Zeitmultiplex gemeinsam benutzt. Durch die quasi-gleichzeitige Benutzung der geregelten Verstärker 6 und 12 durch alle Kanäle sind Amplituden- und Phasenfehler der Kanäle in Abhängigkeit von der eingestellten Verstärkung ausgeschlossen. Die Schaltfrequenzen /51 und fsi des ersten Multi- und Demultiplexers 5 und 9 und des zweiten Multi- und Demultiplexers 11 und 14 sowie die Bandbreiten 52 und B4 des gemeinsamen Filters 8 und des weiteren gemeinsamen Filters 13 sind so festgelegt, daß die Antennenspannungen unverfälscht zu den Ausgängen /4' bis A" 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 sind. 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.

F i g. 2 zeigt das Frequenzspektrum am Ausgang des gemeinsamen Filters 8. Durch die Kanaltastung entstehen im Abstand der Abtastfrequenz fs\ Seitenbänder. Die Seitenbänder B Γ und B 1" mit den Mittenfrequenzen h.r—fs\ und fe + /si überlagern sich dabei teilweise mit dem Hauptband 51, dessen Mittenfrequenz die Zwischenfrequenz fzF ist. Das Hauptselektionsfilter 10" {v = 1 bis n), dessen Selektionskurve ß3 gestrichelt eingezeichnet ist, selektiert aus dem Hauptband das eigentliche Nutzband der Bandbreite ± S3. Da aus den Seitenbändern keine Signale in das Nutzband fallen dürfen gilt

/si ä ß3iclB +SI 6OdB'

wobei &ί die Schaltfrequenz des ersten Multi- und des ersten Demultiplexers 5 und 9 und 5 33 dB bzw. B Uo dB die 3 dB- bzw. die 60 dB-Bandbreiten der Hauptselektionsfilter 10¹ bis 10" bzw. der Vorselektionsfilter4¹ bis 4" sind.

Fig.3 zeigt das Frequenzspektrum am Ausgang des weiteren gemeinsamen Filters 13. Durch die Kanaltastung entstehen hier Seitenbänder im Abstand /52, wobei zusätzlich zum Hauptband 53 mit der Mittenfrequenz f/,f u. a. die Seitenbänder S3' und 53" mit den Mittenfrequenzen fzF—fs2 und fzr + /52 entstehen. Die Nachselektionsfilter 15"(^ = 1 bis n) mit der gestrichelt eingezeichneten Selektionscharakteristik 55 selektieren aus dem Hauptband das Nutzband, wobei Signale aus den Seitenbändern um mindestens 40 dB gedämpft sein müssen. Daraus ergibt sich die Bedingung:

fs2 S S3jdB + 55₄0dB

wobei in die Schaltfrequenz des zweiten Multi- und Demultiplexers 11 und 14 und 533dB bzw. 554odB die 3 dB- bzw. 40 dB-Bandbreiten der Hauptselektionsfilter 10»'(ί> = 1 bis/7,1 bzw. der Nachselektionsfilter 15''(^ -■■= 1 b'isn) sind.

Fig.4a bis 4c zeigt — für die einzelnen Kanäle 1 bis η 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 F i g. 4c dargestellt — in den Schaltern der Multi- und Demultiplexer jeweils die Ausschwingzeit T_A ausgeblendet. Die Ausblendzeit T_A wird

dabei so bemessen, daß das Signal um wenigstens 40 dB abgesunken ist. Für einen Rechteck-Bandpaß mit der Bandbreite ± 5 gilt T_A » 20 · -^ für einen Abfall um 40 dB. Für einen Tiefpaß gilt entsprechend T_A = 10 · -j,

solange die Signalfrequenz sehr klein gegen die Grenzfrequenz des Tießpasses ist. Damit der Ausgangsimpuls 5 nicht zu kurz wird, wird T> 3T_A gewählt, wobei Tdie Schaltperiode ist. Daraus ergibt sich:

T>3T_A\ T=-!— ; T_A = 10- -L; —L_>3 · 10 · 4" bzw. ß >30 · η ·/,.

η -fs B η -f_s B

ίο Im folgenden werden zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung einige Dimensionierungsbeispiele angegeben:

1. 3-kanaliger Peiler:

15 Bi 3dB = ± 8 kHz; 53 ₃dB = ± 3 kHz; ß5 ₃dB = ± 3 kHz; /51 = 27 kHz; B2 = (±) 2,5 MHz; BX 6OdE = ± 24 kHz; 53_40dB = + 4 kHz; ß5₄odB = ± 4 kHz; fS2 = 7 kHz; BA = (±) 630 kHz;

2. 3-kanaliger Peiler, jedoch 55 als einfaches LC-Filter:

20 Bl 3dB = + 8 kHz; B3 ₃dB = ± 3 kHz; B5 ₃dB = ± 3 kHz; /51 = 27 kHz; S2 = (±) 2,5 MHz; ±24kHz; 53 ₄odB = ± 4 kHz; 55₄odB = ±30kHz; /52 = 33 kHz; ß4 = (±)3,0MHz;

3. 18-kanaliger Peiler:

25 Bl 3dB = + 8 kHz; ß3 _3dB = ± 3 kHz; ß5 _3dB = ± 3 kHz; /51 = 17OkHz; B2 = (±) 15 MHz; ßl₆odB = ± 24 kHz; 53 _40dB = ± 4 kHz; ß5 _40dB = ± 4 kHz; /52= 42 kHz; ß4 = (±) 3,8 MHz;

4. 18-kanaliger Peiler, jedoch 5 5 als einfaches LC-Filter:

30 51 _3dB = 8 kHz; 53 _3dB = ± 3 kHz; ß5 _3dB = ± 3 kHz; /51 = 17OkHz; 52 = (±) 15 MHz; 51 6OdB = 24 kHz; ß3 _40dB = ± 4 kHz; 55 ₄odB = ± 30 kHz; /52 = 200 kHz; 55 = (±) 18 MHz.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 35

Claims

Patentansprüche:

1. Durchstimmbarer Vielkanalempfänger, insbesondere für Mehrkanal-Peiler, mit einem allen Kanälen gemeinsamen Verstärker, dem die Signale der einzelnen Kanäle über einen ersten Multiplexer im Zeitmultiplex zuführbar sind und von dem die Signale über einen ersten Demultiplexer wieder den einzelnen Kanälen zugeführt werden, mit Vorselektionsfiltern vor dem Multiplexer und Hauptselektionsfiltern nach dem Demultiplexer in den einzelnen Kanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz /si des ersten Multiplexers (5) und ersten Demultiplexers (S) mit der Durchlaßbandbreite B I₆OdB der Vorselektionsfilter (4¹ -4") und der Halb wertsbreite B 3s dB der Hauptselektionsfilter (1O¹—1 0") nach der Beziehung