DE2729371A1 - Relaisstelle fuer eine richtfunkverbindung - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipt -Ing Dipl -Chem Dipl -Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leis*7 2 9 3 7 1

Ernsberyers tr asse 19

8 München 60

THOMSON - CSF 29. Juni 1977

173f Bd. Haussmann

75008 PARIS / Frankreich

Unser Zeichen: T 2215

Relaisstelle für eine Richtfunkverbindung

Die Erfindung betrifft eine (auch als Repeater bezeichnete) Relaisstelle für eine Richtfunkverbindung, in der eine Wiederaussendung mit Hilfe von zwei durch eine Zwischenfrequenzstufe getrennten Frequenzumsetzungsschaltungen erfolgt.

Bei bekannten Relaisstellen dieser Art, die meistens zum übertragen von frequenzmodulierten Signalen benutzt werden, weist jede Frequenzumsetzungsschaltung ihren eigenen Überlagerungsfrequenzsender auf. Da die Schwingungsfrequenzen der beiden Überlagerungsfrequenzgeneratoren dieser Relaisstellen in der Größenordnung von mehreren Gigahertz liegen

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und mit einer großen Stabilität erzeugt werden müssen, um unzulässige Abweichungen des durch die Relaisstelle gesendeten Signals zu vermeiden, sind diese Überlagerungsfrequenzgeneratoren in der Ausführung heikel und in der Herstellung teuer, und zwar um so mehr bezüglich des Überlagerungsfrequenzgenerators, der für den übergang von der Zwischenfrequenz auf die Sendefrequenz benutzt wird, als er zum Übertragen von Informationen, die von der Station kommen, in der sich die Relaisstelle befindet, moduliert werden können muß.

Bei anderen bekannten Relaisstellen wird die Tatsache ausgenutzt, daß in einer Relaisstelle ungeachtet der .Frequenz des empfangenen Signals der Frequenzabstand zwischen dem empfangenen Signal und dem gesendeten Signal, der in der Größenordnung von einigen hundert Megahertz liegt, konstant bleiben muß.

In diesen Relaisstellen dient ein erster Frequenzgenerator, dessen Frequenz in der Größenordnung von mehreren Gigahertz liegt, als Überlagerungsfrequenzgenerator für eine der beiden Frequenzumsetzungsschaltungen, während ein zweiter Überlagerungsfrequenzgenerator, der für die andere Frequenzumsetzungsschaltung bestimmt ist, einen Mischer aufweist, der das Signal des ersten Frequenzgenerators sowie das Signal eines Hilfsoszillators empfängt, dessen Frequenz gleich dem Frequenzabstand zwischen dem empfangenen Signal und dem durch die Relaisstelle gesendeten Signal ist. Gegenüber den Relaisstellen mit zwei getrennten überlagerungsfrequenz-

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generatoren, die jeweils einen Oszillator mit einer Frequenz von mehreren Gigahertz erfordern, weisen diese Relaisstellen verschiedene Vorteile auf:

- sie benötigen nur einen einzigen Oszillator mit einer Frequenz von mehreren Gigahertz,

- die Stabilität dieses Oszillators braucht nicht sehr groß zu sein, da die Genauigkeit, mit der die Sendefrequenz erzeugt wird, nur von der Stabilität des Hilfsoszillators abhängt (insoweit, als die beiden Frequenzumsetzungen derart vorgenommen werden, daß sich die Instabilitäten aufgrund des gemeinsamen Oszillators kompensieren),

- der Hilfsoszillator bietet hinsichtlich seiner Frequenz
keine AusführungsSchwierigkeiten,

- die Informationen, die von der Station aus zu übertragen sind, in der sich die Relaisstelle befindet, können durch
Modulation des Hilfsoszillators übertragen werden.

Diese Relaisstellen weisen aber auch Nachteile auf:

- es sind ein Mischer und zusätzliche Höchstfrequenzfilter erforderlich, bei welchen es sich um heikle und teuere Schaltungen handelt,

- wenn der Hilfsoszillator Teil des Uberlagerungsfrequenzgenerators ist, der zum Übergehen auf die Zwischenfrequenz benutzt wird, und wenn, was meistens der Fall ist, die Relaisstelle eine Mithöreinrichtung enthält, die das Zwischenfrequenzsignal demoduliert, muß diese Mithöreinrichtung, damit sie einen korrekten Empfang ermöglicht, so ausgelegt sein, daß sie keine Informationen empfängt, die in die Relaisstelle durch Modulation des Hilfsoszillators eingegeben

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werden,

- in dem Fall, in welchem der Hilfsoszillator Teil des Überlagerungsfrequenzgenerators ist, der für den Übergang von der Zwischenfrequenz auf die Sendefrequenz benutzt wird, muß dieser Überlagerungsfrequenzgenerator meistens einen Ausgangshöchstfrequenzverstärker enthalten, der relativ teuer ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der vorgenannten Schaltungen unter Beibehaltung ihrer Vorteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch eine Frequenzumsetzung gelöst, die bei Zwischenfrequenz ausgeführt wird.

Eine Relaisstelle der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein und derselbe Frequenzgenerator als Überlagerungsfrequenzgenerator für diese beiden Frequenzumsetzungsschaltungen dient und daß die Zwischenfrequenzstufe eine Frequenzumsetzungseinrichtung enthält, die eine Frequenzumsetzung vornimmt,, deren Wert gleich dem Abstand zwischen den Frequenzen der durch die Relaisstelle empfangenen und gesendeten Signale ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Relaisstel

le nach der Erfindung, und

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FLg. 2 eine abgewandelte Ausführungsform eines

Teils der Relaisstelle von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Relaisstelle, deren Empfangs- und Sendefrequenzen F bzw. F jeweils mehrere Gigahertz betragen und einen Abstand von einigen hundert Megahertz voneinander haben. Eine Antenne 1 für den Empfang der Signale ist mit einem Eingang einer Frequenzumsetzungsschaltung 2 verbunden, die einen weiteren Eingang hat, der von einem überlagerungsfrequenzgenerator 7 ein Signal mit der Frequenz F empfängt, wobei die Frequenz F ebenfalls mehrere Gigahertz beträgt. Der Ausgang der Frequenzumsetzungsschaltung 2 liefert ein Signal mit einer ersten Zwischenfrequenz F. von etwa hundert Megahertz, und diese Zwischenfrequenz ist gleich dem Frequenzabstand zwischen den Frequenzen F und F. Ein Verstärker 3 gestattet, daß Ausgangssignal der Frequenzumsetzungsschaltung 2 zu verstärken, bevor es an einen Eingang einer weiteren Frequenzumsetzungsschaltung 4 angelegt wird. Die Frequenzumsetzungsschaltung 4 hat die Aufgabe, eine Frequenzumsetzung derart vorzunehmen, daß das daraus resultierende Signal eine Zwischenfrequenz F hat, die auf die Sendefrequenz F der Relaisstelle durch eine dritte Frequenzumsetzungsschaltung 6 umgesetzt werden kann, welche die gleiche Überlagerungsfrequenz F wie die Frequenzumsetzungsschaltung 2 empfängt und über ihren Ausgang mit der Sendeantenne 8 der Relaisstelle verbunden ist. Zu diesem Zweck muß die Frequenzumsetzungsschaltung 4 eine Frequenzumsetzung auf einen Wert vornehmen, der gleich dem Frequenz-

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abstand zwischen der Empfangsfrequenz und der Sendefrequenz der Relaisstelle ist. Da die Frequenzumsetzungsschaltungen 2 und 6 mit ein und derselben Uberlagerungsfrequenz arbeiten, muß die Frequenzumsetzung zwischen dem Ausgang der Schaltung 2 und dem Eingang der Schaltung 6 vorgenommen werden, d.h. bei Zwischenfrequenz.

Unter der Annahme, daß F + F = F und F > F ist, gilt

' roe r' ' ⁶

an den Ausgängen der Frequenzumsetzungsschaltungen 2 bzw. 4 bzw. 6:

F. - F - F
ι r

- F

Es sei angemerkt, daß das Signal mit der Frequenz F + F, das ebenfalls durch Mischen in der Frequenzumsetzungsschaltung 2 erzeugt wird und das mehrere Gigahertz beträgt, während das Signal F. ■ F - F etwa hundert Megahertz beträgt, keine spezielle Filterung erfordert, denn seine Frequenz ist zu hoch, als daß es durch den Verstärker 3 angesichts der Bandbreite des letzteren verstärkt werden könnte. Dagegen enthalten die Frequenzumsetzungsschaltungen 4 und 6 einen Verstärker und ein Bandpaßausgangsfilter, das die Aufgabe hat, die Signale mit der Frequenz F - F. und F - F zu eliminieren, die.sich aus der Mischung der Signale mit unterschiedlichen Frequenzen ergeben, welche sie an ihren beiden Eingängen empfangen.

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Eine notwendige Bedingung für das richtige Arbeiten der Relaisstelle von Fig. 1 ist, daß die Harmonischen des Signals mit der Frequenz F., die im Innern der Frequenzumsetzungsschaltung 4 erzeugt werden, durch das Bandpaßausgangsfilter dieser Schaltung eliminiert werden können. Das ist aber in Abhängigkeit von den Werten, die für den Abstand zwischen den Empfangs- und Sendefrequenzen und für den Wert der ersten Zwischenfrequenz F. verlangt v/erden, nicht immer möglich. Das ist bei einer Zwischenfrequenz F. ** 70 MHz in dem 4-GHZ-Band der Fall, in welchem der Abstand zwischen der Empfangsfrequenz und der Sendefrequenz gemäß den CCIR-Normen 213 MHz betragen soll, was zu F - 213 MHz führt. In der Relaisstelle von Fig. 1 ist die Frequenz F des Nutzsignals an dem Ausgang der Frequenzumsetzungsschaltung 4 gemäß der Richtung der Umsetzung dann nämlich entweder 213 - 70 =143 MHz oder 213 + 70 - 283 MHz. Da aber die Frequenzen der Harmonischen 2 und 4 der ersten Zwischenfrequenz F. 140 bzw. 280 MHz betragen, wäre es praktisch unmöglich, das Nutzsignal bei der Frequenz F von derjenigen dieser beiden Harmonischen zu trennen, die ihm am nächsten liegt.

Fig. 2 zeigt, wie die Frequenzumsetzungseinrichtung, die aus den Schaltungen 4 und 5 von Fig. 1 besteht, abgewandelt werden kann, um zu verhindern, daß sich die oben angegebenen Filterungsprobleme ergeben.

Die Frequenzumsetzung in der Relaisstelle von Fig. 1 für den übergang von der Frequenz F. auf die Frequenz F ist jetzt

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durch zwei aufeinanderfolgende Frequenzumsetzungen ersetzt. Die erste dieser beiden Frequenzumsetzungen wird durch eine Frequenzumsetzungsschaltung 40 vorgenommen, die an einem ihrer Eingänge das Signal mit der Frequenz F. und an ihrem anderen Eingang das Signal mit der Frequenz f. eines Hilfsfrequenzgenerators 50 empfängt und ein Signal mit der Frequenz F abgibt. Die zweite dieser Frequenzumsetzungen wird durch eine Frequenzumsetzungsschaltung 41 vorgenommen, die an einem ihrer Eingänge das Ausgangssignal der Frequenzumsetzungs schaltung 40 und an dem anderen ihrer Eingänge das Signal mit der Frequenz f_ eines Hilfsfrequenzgenerators 51 empfängt und das Signal mit der Frequenz F abgibt. In Anbetracht der obigen Darlegungen bezüglich der Relaisstelle von Fig. 1 muß die Frequenzumsetzungsschaltung von Fig. 2 so ausgelegt sein, daß sie eine Frequenzumsetzung bewirkt, die gleich dem Frequenzabstand zwischen den durch die Relaisstelle empfangenen und gesendeten Signale ist, was erfordert, daß die Summe oder die Differenz zwischen den Frequenzen f. und f. gleich diesem Frequenzabstand ist. Tatsächlich wird zur Vermeidung der Erzeugung von störenden harmonischen Frequenzen immer die Differenz zwischen der Frequenz f, und f~ gleich diesem Frequenzabstand genommen und die Frequenz f. wird größer als die Frequenz f„ gewählt. Die Wahl der Frequenzen f₁ und f„ muß so getroffen werden, daß die Frequenz F nicht einer Harmonischen der Frequenzen F. und f. m ⁿ ι 1

nahekommt und daß die Frequenz F nicht einer Harmonischen der Frequenzen F und f_o nahekommt.

m 2

Als Beispiel und unter Wiederaufnahme der Werte des weiter

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oben angegebenen Zahlenbeispiels, nämlich einer Zwischenfrequenz F. von 70 MHz und einer Umsetzungsfrequenz von 143 MHz oder von 283 MHz,ergeben sich als Werte der Frequenzen f₁ und f _:

f_x - 320 MHz und f₂ - 107 MHz wobei in dem Fall, in welchem F gleich 143 MHz ist, gilt

F = 320 - 70 - 250 MHz
m

und wobei in dem Fall, in welchem F gleich 283 MHz ist, gilt

F - 320 + 70 - 390 MHz.
m

Es sei angemerkt, daß in einer Relaisstelle nach der Erfindung die Informationen, die durch die Station zu übertragen sind, in welcher sich die Relaisstelle befindet, durch Modulation des Hilfsfrequenzgenerators in dem Fall von Fig. 1 oder durch Modulation eines der Hilfsfrequenzgeneratoren in dem Fall von Fig. 2 übertragen werden können.

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Le e r s e i t e

Claims (3)

1. Pat-r.tnnwahe 173, Bd. Haussmann S / Prankreich Dipl -InQ
   G. Leiser 29371 Dipl-lng
   E. Prinz Dipl.-Chem
   Dr. G. Hauser
   Ernsbergerstrnsse 19 75008 PARI T 2215 8 München 60 Unser Zeichen: 29 . Juni 1977 THOMSON - CSP

   PATENTANSPRÜCHE ;

   l./Relaisstelle für eine Richtfunkverbindung, in der eine Wiederaussendung mit Hilfe von zwei Frequenzumsetzungsschaltungen erfolgt, die durch eine Zwischenfrequenzstufe getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein und derselbe Frequenzgenerator (7) als Überlagerungsfrequenzgenerator für diese beiden Frequenzumsetzungsschaltungen dient und daß die Zwischenfrequenzstufe eine Frequenzumsetzungseinrichtung (4,5) enthält, welche eine Frequenzumsetzung vornimmt, deren Wert gleich dem Abstand zwischen den Frequenzen der durch die Relaisstelle empfangenen und gesendeten Signale ist.
2. 2. Relaisstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Frequenzumsetzungseinrichtung eine Frequenzumsetzungsschaltung (4) enthält, deren Überlagerungsfrequenzgenerator (5) eine Frequenz hat, die gleich dem Abstand zwischen den Empfangsund Sendefrequenzen der Relaisstelle ist.
3. 3. Relaisstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Frequenzumsetzungseinrichtung in Reihe eine erste Frequenz-

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   umsetzungsschaltung (40), deren Überlagerungsfrequenzgenerator (50) eine Frequenz f, liefert, und eine zweite Frequenzumsetzungsschaltung (41) enthält, die das Ausgangssignal der ersten Frequenzumsetzungsschaltung empfängt und einen Überlagerungsfrequenzgenerator (51) hat, der eine Frequenz f„ liefert, und daß die Differenz f. - f« gleich dem Abstand zwischen den Empfangs- und Sendefrequenzen der Relaisstelle ist.

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