DE2729013C2

DE2729013C2 - Gleichfrequenz-Sende-Empfänger

Info

Publication number: DE2729013C2
Application number: DE19772729013
Authority: DE
Inventors: Dietrich 7911 Unterelchingen Kubetzko
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1986-08-21
Also published as: DE2729013A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er aus der DE-OS 24 60 671 bekannt ist.

Ein solcher Sende-Empfänger gestattet es, ein schwaches HF-Signal zu empfangen und auf derselben Trägerfrequenz verstärkt sofort wieder auszusenden. Das ausgesendete Signal hat dabei dieselbe Momentanfrequenz — und damit auch dieselbe aufgeprägte Information — wie das Empfangssignal, zugleich aber eine um bis zu 100 dB größere Amplitude. Ein derartiger Gleichfrequenz-Sende-Empfänger ermöglicht somit die Durchführung der Betriebsart »Gegensprechen« auf einem HF-Kanal, was vorteilhafterweise eine 50%ige Frequenzbandeinsparung mit sich bringt. Er läßt sich auch mit Vorteil als Funkrelais verwenden, bei dem ebenfalls nur ein HF-Kanal benötigt wird.

Bei dem aus der eingangs genannten DE-OS 60 761 bekannten Gleichfrequenz-Sende-Empfänger kann es aufgrund der Tatsache, daß das empfangene »Fernsignal« als Führungsgröße für das ausgesendete »Lokalsignal« — von dem es ja überlagert wird — eine um bis zu 10OdB kleinere Amplitude aufweist, zu Störungen kommen.

Aus der US-PS 35 09 462 ist ein Gleichfrequenz-Sende-Empfänger bekannt, bei dem der Sende- und Empfangskreis jeweils eine Phasenregelschleife aufweisen. Diese sind derart miteinander verkoppelt, daß der Sen-

deroszillator auf die Empfangsträgerfrequenz synchronisiert ist Hierbei handelt es sich jedoch um eine Wechselsprecheinrichtung, bei der zwischen Senden und Empfangen umgeschaltet wird.

Aus der DE-OS 25 38 350 ist eine DupJex-Sprechfunkanordnung bekannt, bei der der Senderoszillator gleichzeitig als Lokaloszillator für den Empfangsmischer dient. Dazu leckt ein Teil der Sendeleistung über sinen Antennenrichtkoppler in den Empfangszweig und wird dort dem Empfangsteil überlagert Die im Empfangszweig störende Sendemodulation wird in der NF-Lage kompensiert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichfrequenz-Sende-Empfänger der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß durch den Amplitudenunterschied zwischen »Fern-« und »Lokalsignal« bedingte Störungen weitestgehend vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teii des Patentanspruchs 1 angegeben. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung.

Die Erfindung geht von der Grundüberlegung aus, daß das »Fernsignal« über einen HF- oder ZF-Verstärker mit Hilfe einer Phasenregelschleife die Frequenz des lokalen Senderoszillators, der das »Lokalsignal« erzeugt, steuert und dabei seine Information auf das starke »Lokalsignal« überträgt. Um dem schwachen »Fernsignal« die Führung überhaupt erst zu ermöglichen, muß am Eingang des Empfängers das im Empfangssignal ebenfalls enthaltene »Lokalsignal« vernichtet werden, da dieses den Empfänger sonst übersteuern und damit für das »Fernsignal« unempfindlich machen würde. Durch Reflexionen bedingte Echos des »Lokalsignals«, welche auf die Empfangsantenne und damit ins Empfangssignal gelangen, sind ebenfalls zu vernichten. Eine gezielte Unterdrückung des »Lokalsignals« im Empfangssignal ist nur dann mit Erfolg durchführbar, wenn das »Fernsignal« und das »Lokalsignal« voneinander zu unterscheiden sind. Zu diesem Zweck wird dem »Lokalsignal« erfindungsgemäß eine Kennung aufgeprägt, was auf beliebige Art erfolgen kann.

Einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel im Blockschaltbild, bei dem das die Nutzinformation in frequenzmodulierter Form enthaltende Sendesignal in seiner Amplitude mit einem niederfrequenten Kennungssignal eines aus einem NF-Generator 12 und einem AM-Modulator , 11 bestehenden Kennungsgebers moduliert wird. Die Frequenz des Kennungssignals wird dabei so gewählt, daß die zu übertragende Information nicht gestört wird, d. h. außerhalb des Informationsfrequenzbandes. Im Empfangsteil der Anordnung ist eine auf die Kennung ansprechende Auswerteschaltung 14 vorgesehen, der das in die ZF-Lage transponierte Empfangssignal zugeführt wird. Die Auswerteschaltung 14 besteht aus einem AM-ZF-Verstärker, einem AM-Demodulator und einem auf das Kennungssignal abgestimmter NF-Filter. Aus dem in der Auswerteschaltung 14 durch die Demodulation gewonnenen Kennungssignal wird eine Regelgröße abgeleitet, welche die Dämpfung und Phase (bzw. Laufzeit) einer Leitungsnachbildung 15 so steuert, daß das über die Leitungsnachbildung 15 geführte Sendesignal eines spannungsgesteuerten Senderoszillators 8 in einem HF-Summierer 2 gerade das »Lokalsignal« und dessen Echos im Empfangssignal kompensiert (Nullabgleich), wodurch dem »Fernsignal« der Weg zur Führung der Frequenz des lokalen Send.eroszillators 8 freigegeben wird. Der Gleichfrequenz-Sende-Empfänger enthält eine Sende-Empfangsantenne 5, E, deren Empfangssignal über einen Richtkoppler 1, den HF-Summierer 2 und einen HF-Verstärker 3 einem ersten Mischer 4 zur Transponierung in eine ZF-Lage zugeleitet wird. Der Mischer4 ist außerdem mit einem Quarzoszillators verbunden, der das Mischsignal zur Transponierung des Empfangssignals in die ZF-Lage bereitstellt. Das zwisehenfrequente Ausgangssignal des Mischers 4 wird zum einen der erwähnten Auswerteschaltung 14 für das Kennungssignal und zum anderen über einen FM-ZF-Verstärker 5 einem Phasendifferenzdetektor 6 zugeleitet Der Phasendifferenzdetektor 6 ist außerdem mit einem zweiten Mischer 4' verbunden, an dessen einen Eingang der Quarzoszillator 9 und an dessen anderen Eingang der Senderoszillator 8 angeschlossen ist Dem Phasendifferenzdetektor 6 ist ausgangsseitig ein NF-Summierer 7 nachgeschaltet, an dem einerseits die empfangene Nutzinformation des »Fernsignals« entnommen und dem andererseits ggf. eine zusätzlich zu übertragende Nutzinformation zugeführt wird. Das Ausgangssignal des NF-Summierers 7 steuert die Frequenz des spannungsgesteuerten Senderoszillators 8, wobei der Phasendifferenzdetektor 6, der zweite Mischer 4' und der Quarzoszillator 9 eine Phasenregelschleife bilden, die den Senderoszillator 8 im Falle, daß dem NF-Summierer 7 keine lokale Zusatzinformation zugeleitet wird, auf die jeweilige Momentanfrequenz des »Fernsignals« synchronisiert Das im AM-Modulator 11 des Kennungsgebers mit dem Kennungssignal versehene Sendesignal des Senderoszillators 8 wird über einen Entkopplungsverstärker 13 einerseits über den Richtkoppler 1 der Sende-Empfangsantenne S, E zugeleitet und ausgesendet und andererseits über die Leitungsnachbildung 15 dem HF-Summierer 2 zugeführt und dort dem Empfangssignal überlagert.

Für den Fall, daß der spannungsgesteuerte Senderoszillator 8 nicht als spannungsgesteuerter Quarzoszillator (VCXO)₁ sondern als frei schwingender spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) ausgebildet ist, wird zusätzlich eine Frequenzhalteschaltung (10), z. B. eine weitere Phasenregelschleife, vorgesehen, die den Oszillator immer dann, wenn kein »Fernsignal« empfangen wird, mit seiner Frequenz in einem vorgegebenen Toleranzbereich festhält, damit nicht durch Aussendung eines falschen Trägersignals andere Übertragungskanäle gestört werden und damit der Oszillator mit seiner Frequenz beim Eintreffen des »Fernsignals« stets im Fangbereich der aus dem Phasendifferenzdetektor 6, dem weiteren Mischer 4' und dem Quarzoszillator 9 bestehenden Phasenregelschleife liegt.

F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels, das sich von demjenigen nach F i g. 1 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß hier dem Nutzsignal das Kennungssignal nicht in amplituden-, sondern in frequenz- oder phasenmodulierter Form aufgeprägt wird. Dementsprechend enthält hier der Kennungsgeber anstelle des AM-Modulators 11 einen FM- bzw. PM-Modulator 11' und besteht hier die Auswerteschaltung für das Kennungssignal aus einem FM-ZF-Verstärker 14' mit einem FM-Demodulator sowie einem auf das Kennungssignal abgestimmten NF-Filter 14". Es ist dann aber erforderlich, einen FM-Demodulator zu verwenden, dessen Ausgangsamplitude der Trägeramplitude proportional ist.

Die Anordnung nach Fig. 2 enthält außerdem einen Lock-in-Indikator 16, dessen einer Eingang an den Aus-

gang des FM-ZF-Verstärkers 5 und dessen anderer Eingang an den Ausgang des zweiten Mischers 4' angeschlossen ist Der Lock-in-Indikator 16 steuert einen Schalter 16' am Ausgang des Entkopplerverstärkers 13 in der Weise, daß der Schalter 16' nur bei Vorliegen eines »Fernsignals« durchgeschaltet ist.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf den Fall beschränkt, daß die Nutzinformation in frequenz- und die Kennung in amplituden-, frequenz- oder phasenmodulierter Form übertragen wird, vielmehr erstreckt sie sich auch auf Fälle, in denen für die Nutzinformation und für die Kennung eine beliebige Art der Modulation verwendet wird.

Der erfindungsgemäße Gleichfrequenz-Sende-Empfänger ermöglicht den Aufbau von einkanaligen Gleichfrequenz-Relais, bei denen man bei Sprachübertragungen sowohl mithören als auch hineinsprechen kann. Entsprechendes gilt sinngemäß auch für die Datenübertragung. Beim Aufbau einer Relaisstrecke ist es vorteilhaft, kleine Sendeleistungen zu verwenden und dabei einen relativ geringen Reilais-Abstand in Kauf zu nehmen. Es lassen sich so nahezu wartungsfreie Gleichkanal-Funkstrecken einrichten, da bei kleinen Sendeleistungen eine Energieversorgung mittels Solarzellen in Frage kommt Der eigentliche Sendeverstärker wird dann nur beim Ansprechen des Relais aufgetastet. Bei einer solchen Auslegung als Gleichkanal-Funkstrecke entfällt die sonst übliche Schwierigkeit mit der Ungleichheit der Trägerfrequenzen der einzelnen Sender. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gleichfrequenz-Sende-Empfängers bei einer Gleichkanal-Funkstrecke synchronisieren sich die Sender zwangsläufig auf dieselbe Trägerfrequenz. Die Grenzfrequenz des Regelkreises, d. h. der Phasenregelschleife, ist dazu unterhalb der tiefsten zu übertragenden Modulationsfrequenz zu wählen. Bei aufeinanderfolgenden Relais einer Relaiskette muß die Frequenz des Kennungssignals jeweils verschieden ein, damit die Kennung selektiv nur im dazugehörigen Relais ausgewertet wird und das von einer anderen Relaisstelle stammende »Fernsignal« nicht mit wegkompensiert wird.

F i g. 3 zeigt ein derartiges Gleichkanal-Funkrelais mit einem erfindurigsgemäßen Gleichfreruenz-Sende-Eüipfangsgerät das. von einem Akkumulf tor mit Energie versorgt wird. Der Akkumulator wird aber Solarzellen mit Sonnenenergie gespeist Die Solarzellen sind auf einem Antennengegengewicht angebracht, wobei die Neigung der Montagefläche so gewählt ist daß eine ausreichende Reinigung durch Niederschläge erreicht wird. Der eigentliche Gleichfrequenz-Sende-Empfänger ist so tief in die Erde eingelassen, daß die Umgebungstemperatur nahezu konstant bleibt was sich günstig auf seine Zuverlässigkeit und Lebensdauer auswirkt Man kann den Sende-Empfänger auch mit zwei Antennen, einer Sende- und einer Empfangsantenne, ausstatten, dann entfällt der in F i g. 1 bzw. 2 mit dargestellte Richtkoppler 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger zum gleichzeitigen Senden und Empfangen, mit mittels einer Phasenregelschleife auf die jeweilige Momentanfrequenz des Empfangssignals synchronisiertem Senderoszillator, dadurch gekennzeichnet, daß in einem HF-Summierer (2) dem Empfangssignal des Gleichfrequenz-Sende-Empfängers dessen über eine Leitungsnachbildung (15) geführtes Sendesignal überlagert wird, daß der Sendeteil des Gleichfrequenz-Sende-Empfängers einen Kennungsgeber (11,12; 11', 12) enthält, der dem Sendesignal ein Kennungssignal aufprägt, und daß der Empfangsteil des Gleichfrequenz-Sende-Empfängers eine auf das Kennungssignal ansprechende Auswerteschaltung (14; 14', 14") enthält, weiche aus dem Kennungssignal eine Regelgröße ableitet, mit deren Hilfe die Leitungsnachbildung (15) in Dämpfung und »Phase derart eingestellt wird, daß das Sendesignal des Gleichfrequenz-Sende-Empfängers und dessen Echos im Empfangsteil kompensiert werden.

2. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennungsgeber (11, 12) aus einem NF-Generator (12) und einem AM-Modulator (11) besteht und das die Nutzinformation enthaltende Sendesignal in seiner Amplitude moduliert, wobei die Frequenz/Frequenzen des Kennungssignals so gewählt ist/sind, daß die zu übertragende Nutzinformation nicht gestört wird, daß die Auswerteschaltung (14), der das Empfangssignal nach Transponierung in eine ZF-Lage zugeführt ist, aus einem AM-ZF-Verstärker, einem AM-Demodulator und einem auf das Kennungssignal abgestimmten NF-Filter besteht, und daß die Leitungsnachbildung (15) nach Maßgabe der Amplitude und Phase des in der Auswerteschaltung (14) demodulierten Kennungssignals eingestellt wird.

3. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennungsgeber (H', 12) aus einem NF-Generator (11) und einem FM- oder PM-Modulator (11') besteht und das die Nutzinformation enthaltende Sendesignal in seiner Frequenz bzw. Phase moduliert, wobei die Frequenz/Frequenzen des Kennungssignals außerhalb des Frequenzspektrums für die Nutzinformation gewählt ist/sind, daß die Auswerteschaltung (14', 14"), der das Empfangssignal nach Transponierung in eine ZF-Lage zugeführt ist, aus einem FM-ZF-Verstärker, einem FM-Demodulator mit der Trägeramplitude proportionaler Ausgangsamplitude und einem auf das Kennungssignal abgestimmten NF-Filter (14") besteht, und daß die Leitungsnachbildung (15) nach Maßgabe der Amplitude und Phase des in der Auswerteschaltung (14', 14") demodulierten Kennungssignals eingestellt wird.

4. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil einen ersten Mischer (4) aufweist, dem zum einen das Empfangssignal, zum anderen das Signal eines Quarzoszillators (9) zugeführt ist, daß das ZF-Ausgangssignal des ersten Mischers (4) zum einen der Auswerteschaltung (14; 14', 14"), zum anderen einem ersten Eingang des Phasendifferenzdctektors (6) der Phasenregelschleife (4', 6, 7,8) zugeführt ist. dall die Phasenregelschleife einen zweiten Mischer (4') aufweist, dem zum einen ebenfalls das Signal des Quarzoszillators (9), zum anderen das Sendesignal des Senderoszillators (8) zugeführt ist, und dessen Ausgangssignal einem zweiten Eingang des Phasendifferenzdetektors (6) zugeführt ist

5. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Phasendifferenzdetektors (6) und den Steuereingang des Sendercszillators (8) ein NF-Summierer (7) eingefügt ist, dem zum einen die empfangene Nutzinformation entnommen, zum anderen eine zusätzlich zu übertragende Nutzinformation zugeführt wird.

6. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Senderoszillator (8) als frei schwingender spannungsgesteuerter Oszillator ausgebildet ist und daß eine Frequenzhalteschaltung (10) vorgesehen ist, die die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (8) im Falle, daß kein Empfangssignal vorliegt, in einem vorgegebenen Toleranzbereich festhält.

7. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach einem der Anspüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lock-in-Indikator (16) vorgesehen ist, dem einerseits das Ausgangssignal des ersten Mischers (4) und andeierseits das Ausgangssignal des zweiten Mischers (4') zugeführt ist und der einen Schalter (16') im Ausgangszweig des Senderoszillators (8) nur bei Vorliegen eines Empfangssignals durchschaltet.

8. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Anwendung als Gleichfrequenz-Relais mit der Möglichkeit des Mithörens und Hineinsprechens.

9. Gleichfrequenz-Sende-Empfänger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei aufeinanderfolgenden Gleichfrequenz-Relais einer Relaisstrecke die Kennung jeweils verschieden ist.