DE2729499A1

DE2729499A1 - Einseitenband-sende-empfangs-einrichtung

Info

Publication number: DE2729499A1
Application number: DE19772729499
Authority: DE
Inventors: Akiyuki Yoshisato
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1978-02-23
Also published as: JPS5426855B2; JPS5324714A; CA1093643A; DE2729499C2; US4188579A

Description

ileine Akte: G-TU-972

Alps Electric Co. Ltd., Japan ALPS ELECTRIC CO. , LTD.

1-7, Yukigaya Otsuka-Cho, Ota-Ku, Tokyo 145 / Japan. I

Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einseitenband-Sende-iimfpangs-Einrichtung geaäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, üio zugelassene Frequenzabweichung bei drahtlosen Fernmeldestationen stellt einen sehr wichtigen Faktor dar. Die Frequenzabweichung für eine Station der Klasse D in dem allgemeinen Übertragungsband, welches auch als CB-Band bezeichnet wird, liegt im Bereich + 0,0005 %, dieses CB-Band beinhaltet den Privatfunk-Sprechkanal, d.h. in den USA den Frequenzbereich 460 bis 470 HIIz. Dieser Frequenzabweichungswert entspricht £ 1350 liz in dem CB-Frequenzbereich. Beim Amplitudenmodulationsbetrieb ist diese Frequenzabweichung nicht sehr bedeutsam. In dem Einseitenband-Cetrieb muß diese Frequenzabweichung jedoch in einem Bereich zwischen 50 und 100 Hz gehalten werden, so daß der Fernmeldeverkehr oder Fernschreibeverkehr mit einer zufriedenstellenden Lesbarkeit ausgeführt werden kann. Um einen Einseitenband (ESO) -Betrieb bei einer Station der Klasse D auszufuhren, ist es notwendig, die Sende-Empfangseinrichtung auf die gleiche Frequenz wie die andere Station durch eine

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Frequenzkorrektureinrichtung im iirapfünger abzustimmen, die als Feinabstimmung bezeichnet wird. Natürlich muß auch ein Kanalwähler verwendet werden.

Eine Übliche Einseitenband-Sende- und Empfangseinrichtung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 näher erläutert. Bei dieser Einrichtung ist ein PPL-Synthesizer vorgesehen, der einen variblen Widerstand enthült, welcher die Feinabstimmungseinrichtung bildet, welche die Frequenz des Empfängers auf die Frequenz der Sendestation abstimmt, wenn die Sende- und Empfangseinrichtung sich in der Empfangsbetriebsart befindet. Wenn die cmfpangsfrequenz unterschiedlich von der Sendefrequenz der anderen Station ist, ist die Lesbarkeit des demodulierten Signals gering. In diesem Fall wird die vorspannende Spannung, die an einen spannungsgesteuerten Oszillator des PPL-Synthesizers angelegt wird, durch manuelle Verstellung des variablen Widerstands eingestellt, so daß die Frequenz des Empfängers gleich der eingehenden Frequenz, d.h. der Frequenz des eingehenden Signals ist. Diese Arbeitsweise ist allgemein als Nullschwebungsbetrieb bekannt. Die Frequenzverschiebung aufgrund der mechanischen Änderungen und der Umgebungsänderungen beläuft sich in der Größenordnung von 1000 Hz bei Üblichen Sende- und Empfangseinrichtungen. Somit ist beim Einseitenband· betrieb eine Einstelleinrichtung für die Frequenz des Empfangsteils wesentlich. Diese Einrichtung gestaltet jedoch den Betrieb der Sende- und Empfangs-Einrichtung schwierig und gestaltet die Ansteuerung unsicher, wenn ein Fahrzeug mit einer derartigen Sende- und Empangs-Einrichtung ausgerüstet ist. Aufgrund dieser schwierigen Betriebsweise wird bei derartigen Sende- und Empfangs-Einrichtungen eine Einseitenband-Amplitudenmodulation bevorzugt, so daß bei dieser Betriebsart Interferenzprobleme von Bedeutung werden.

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£s ist somit ein Einseitenband-Fernmelde- oder Übertragungssystem mit hoher Lesbarkeit bzw. Verständlichkeit erwünscht, bei dem keine manuelle Frequenznachstellung erforderlich ist, wobei die Frequenzdifferenz zwischen den Stationen in der Größenordnung von — bis 50 Hz liegt. Dieser Wert entspricht 1/27 bis 1/54 der Frequenzabweichung üblicher Sende- und Empfangs-Einrichtungen. Dieses Erfordernis kann jedoch in der Praxis nicht durch eine Cö-Sende- und Empfangs-Einrichtung erreicht werden, da ein dort verwendeter Kristalloszillator in einer konstanten Temperaturumgebung angesteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sende-Empfangs-Einrichtung mit Einseitenbandbetrieb zu schaffen, bei der die vorstehend angegebenen Schwierigkeiten und Nachteile beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die erfindungsgemäße ESB-Sende-Emfpangs-Einrichtung kann automatisch auf das empfangene Frequenzsignal abgestimmt werden. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden Pilotsignale einem Tonfrequenz- bzw. Niederfrequenzband während des Übertragungsbetriebs Überlagert. Eingehende, modulierte Pilotsignale werden hinsichtlich der Phase mit Pilotsignalen verglichen, die von der Sende- und Empfangs-Einrichtung erzeugt werden, deren Frequenz im wesentlichen gleich der Frequenz der eingehenden Pilotsignale sind. Die Frequenz des Überlagerungs- oder Erafpangsoszillators wird automatisch auf die Frequenz der eingehenden Signale durch eine Ruckkopplung des Ausgangs des Phasenkomparator s zu dem Empfangsoszillator abgestimmt, wodurch die Nach-

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teile bekannter Sende-Empfangs-Einrichtungen beseitigt sind. Die Erfindung schafft somit eine ESB-Sende-Empfangs-Einrichtung, die eine Einheit zur Überlagerung von zwei Pilotsignalen unterschiedlicher Frequenz in einem Niederfrequenzband für eine kurze Zeit nach Beginn des Übertragungsbetriebs aufweist, eine Einheit zur Demodulation der eingehenden Pilotsignale, eine Einheit zur Umschaltung der manuellen Einstellung der Frequenz des Empfängers auf eine automatische Einstellung abhängig von einem Fehlersignal, welches repräsentativ ist für eine Differenzfrequenz zwischen den Frequenzen der demodulierten Pilotsignale. Ferner ist eine Einheit zur Änderung, d.h. eine Kippschaltung für eine Gleichspannung vorgesehen, die an eine automatische Abstimmschaltung angelegt wird, um die Ausgangsfrequenz eines PPL-5ynthesizers zu ändern, bis die Frequenz der demodulierten Pilotsignale gleich derjenigen Frequenz der Pilotsignale sind, die von der anderen Station in dem Niederfrequenzband überlagert wurden, wodurch der Gleichspannungswert auf dem gleichen Wert gehalten wird, wenn die Empfangsfrequenz auf die Frequenz der eingehenden Signale abgestimmt wird.

üei der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt somit eine automatische Abstimmung auf die Frequenz des eingehenden Signals.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1,2 schematische Blockschaltbilder einer bekannten Sende-Eepfangs-Einrichtung,

Fig. 3, 4 Blockschaltbilder der Sende- und Empfangseinheiten einer

Ausführungsform der erfindungsgemäßen ESB-Sende- und Empfangseinrichtung, und

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Fig. 5, 6 Blockschaltbilder einer gegenüber den Figuren 3 und 4 abgewandelten Ausfuhrungsform.

Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch Blockschaltbilder einer bekannten Sende- und Empfangs-Einrichtung. Wenn sich diese Einrichtung im Übertragungsbetrieb befindet, wird ein Niederfrequenzsignal von einem Mikrophon durch einen ilodulationsvorverstärker 6 verstärkt. Dieses verstärkte Signal wird einem Gegentaktmodulator zugeführt, in welchem es in ein von einem Träger unterdrücktes Zweiseitenband durch Modulation mit einem Trägersignal von einem Trägersignaloszillator 8 umgewandelt wird. Das Zweiseitenband wird dann in ein Einseitenbandsignal umgewandelt, nachdem es ein Kristallfilter 4 passiert hat. Das EBS-Signal wird an einen Mischer im Empfangsteil angelegt, in welchem es in ein Ubertragungs- oder Sendesignal umgewandelt wird, in dem es mit einem Signal eines Überlagerungsoszillators 7 gemischt wird, der einen Frequenzsythesizer mit phasenstarrer Schleife aufweist. Das zu Übertragende bzw. zu sendende Signal wird über eine Steuereinheit 2 und einen Leistungsverstärker 1 in der Leistung verstärkt, so daß es von einer Antenne mit der gewünschten Leistung abgestrahlt werden kann. Der Trägersignaloszillator 8 besteht aus einem Quarzkristalloszillator, der mit einer einzigen Frequenz schwingt. Der Oszillator wird im allgemeinen zur Erzeugung eines demodulierten Signals für die Empfängereinheit verwendet. Der PPL-Synthesizer 7 synthesiert die gewünschten Frequenzen durch ein oder zwei Kristallelemente und die Frequenzwahl wird in digitaler Weise durch einen nicht dargestellten Kanalwählschalter ausgeführt. Wenn die Sende- und Empfangs-Einrichtung sich im Sende- oder Übertragungsbetrieb befindet, wird eine konstante, vorspannende Spannung an den Synthesizer 7 über Widerstände mit konstantem Widerstandswert angelegt, da die Ausgangsfrequenz des

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Synthesizers / nur dann geändert werden kann, wenn sich diese einrichtung in dem iimpfangsbetriob befindet.

Im cmfpangsbetrieb wird ein eingehendes Signal durch einen HF-Verstärker 9 verstärkt und an einen iiischer 10 angelegt, in welchem das verstärkte, eingehende Signal in ein ZF-Frequenzsignal durch laschen mit einem Signal von dem Synthesizer 7 umgewandelt wird. Das ZF-Signal wird durch ein Kristallfilter 4 hindurchgeführt, so daß nur das gewUnschte Frequenzband des Signals ausgewählt bzw. ausgefiltert werden kann, Das gefilterte Signal wird verstärkt und einem abgeglichenen Detektor (balanced detector) 12 zugeführt, in dem das Signal in ein Tonfrequenzsignal durch Mischen mit einem Signal von dem Trägersignaloszillator 8 umgewandelt wird. Das modulierte Signal wird auf einen geeigneten Pegel verstärkt, um einen Lautsprecher mittels eines Äudioverstärkers 13 anzusteuern. Die dieser einrichtung anhaftenden Nachteile sind bereits eingangs angegeben.

Die in Fig. 3 gezeigte Sendeeinheit befindet sich im Betrieb, wenn die Sende- und limpfangs-Einrichtung gemäß der Erfindung im Sendebetrieb betrieben wird. Die in Fig. 3 und 4 gezeigte iiinrichtung enthält einen PPL-Syntliesizer /, Frequenzteiler 14 und 15. Ein Uezugssignal mit 10 küz wird von einem Liezugssignaloszillator in dem Synthesizer 7 erzeugt und an die Frequenzteiler 14 und 15 gleichzeitig angelegt. Dieses Lezugssignal wird in zwei Pilotsignale mit 1,25 klIz und 1 kHz in einem Tonfrequenzband (300 Hz bis 3 kHz) umgewandelt, die sich durch Teilung des Uezugssignals mit 10 kHz durch 8 und 10 in den Frequenzteilern 14 und 15 ergeben. Die beiden Pilotsignale bilden Eingangssignale zu Zeitschaltern 16 und 17. Die Zeitschalter 16 und 17 schalten den Lmpfangsbetrieb in den Sendebetrieb um und halten die Zeit

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konstant, so daß sie die Pilotsignale in vorbestimmten bzw. gewünschten Zeitperioden hindurcblasoen. Die Pilotsignale werden dann einem Tr-Filter IG als eingangssignal zugeführt, in welchem die harmonischen Wellen beseitigt werden, so daß die Signale in Sinuswellen umgewandelt v/erden. Die gefilterten Signale werden einem Tonsignal überlagert, welches durch einen üodulationsvorverstürker 6 an dem Verbindungspunkt zwischen dem üodulationsvorverstürker 6 und einem Gegentaktmodulator Über eine vorbestimmte Zeitperiode nach Ueginn des Sendebetriebs verstärkt wird. In dem Gegentaktmodulator 5 wird ein Trägersignal von einem Trägersignaloszillator 8 mit dem Audiosignal moduliert, dem die Pilotsignale überlagert wurden, so daß ein von einem Trägersignal unterdrücktes Zweiseitenband erhalten wird. Das Zweiseitenband-Signal wird in ein £inseitenband-Signal mittels eines Kristallfilters 4 umgewandelt; das Einseiten- oder ESB-Signal wird dann in einem Mischer im Sender zugeführt.

In dem rüscher 3 wird das ESC-Signal nhinsichtlich der Frequenz durch i lischung mit einem Signal von dem Synthesizer 7 in eine Sendefrequenz umgesetzt. Das Ausgangssignal des brücken- oder Gegentaktmisciiers 3 wird durch einen Steuerverstärker 2 vorversfcdrkt und dann durch einen Leistungsverstärker 1 auf die erforderliche Leistung verstärkt, so daß dieses Signal von einer Antenne abgegeben werden kann.

Im folgenden wird die in Fig. 4 gezeigte Schaltung näher beschrieben, wobei sich die erfindungsgemäße Einrichtung im Empfangsbetrieb befindet. Ein zur Antenne gelangendes Signal wird von einem i IF-Verstärker verstärkt und dann einem Mischer 10 zugeführt, in welchem das verstärkte Eingangssignal in eine ZF-Frequenz durch i.ischung mit einem Signal von dem Synthesizer 7 umgesetzt wird. Das ZF-Signal wird durch ein Kristall-

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filter 4 hindurchgeführt, so daß ein gewünschtes Frequenzband erhalten wird. Das auf diese Weise gefilterte oignal mit dem gewünschten Frequenzband wird durch einen ΖΓ-Verstärker 11 verstärkt und dann einem abgeglichenen Detektor bzw. Gegentakt-üetektor 12 (Gegentaktmodulator) zugeführt. In dem Gegentaktmodulator 12 wird das eingehende ESJ-Signal in ein Audiosignal demoduliert, welches Pilotsignale enthält, in„deii es mit einem Trägersignal von dew Trägersignaloszillator 8 gemischt wird. Das Audiosignal wird durch einen Audioverstärker bzw. Tonfrequenzverstärker 13 verstärkt, so daß ein Lautsprecher ansteuerbar ist,-die demodulierton Pilotsignale werden durch einen NF-Verstärker 18 verstärkt und iJF-Siebketten V? und 20 sowie einem Detektor 21 zugeführt. Der Detektor 21 weist eine TP-Filtereigenschaft auf, so daß Frequenzen, die höher als 300 Hz liegen, abgeschnitten werden. Der Detektor läßt ein Signal mit einer Frequenz von 250 !Iz hindurch, welches die Differenz zwischen den beiden Pilotsignalen darstellt. Das gefilterte 250 Hz-Signal wird über ein TP-Filter einem Flipflop 23 zugeführt, wobei das Filter 22 eine Verstärkung dos 250 !Iz-Signals ausführt und eine scharfe dandpaß-Filtereigenschaft bei einer ivesonanzfrequenz von 250 üz aufweist. Der Ausgang des Flipflops 23 wird bei Anlegen des 250 liz-Signals invertiert, so daß ein Schaltkreis 2<5 durch den variablen Schalter eine Umschaltung von dem manuellen Krequenznachstellungsbetrieb in eine automatische einstellung oder Nachstellung bewirkt.

Auch wenn diu Frequenzen der beiden Pilotsignale, die den Detektor als Eingangssignale zugeführt werden, eine Frequenzverschiebung haben, ist die Frequenzdifferenz zwischen den beiden Pilotsignalen gleich. Wenn beispielsweise beide Signale um 700 Hz verschoben sind, sind die Frequenzen der verschobenen Signale 1,95 kilz und 1,7 kHz. Das Umschalten von der manuellen Frequenznachstellung in automatische Fre-

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quenznachstellung kann somit unabhängig von den Frequenzen der demodulierten Pilotsignale erfolgen, weil die Frequenzdifferenz zwischen den Pilotsignalen jeweils 250 Mz beträgt. Die Pilotsignale, die von dem NF-Frequenzverstärker 18 abgegeben werden, werden Siebketten 19 und 20 zugeführt, die eine scharfe üandpaßfilterung bei Kesonanzfrequenzen von 1,25 klIz bzw. 1 kHz liefern. Die Ketten 19, 20 legen an eine logische Schaltung 24 Signale nur dann an, wenn Pilotsignale mit 1,25 kHz und 1 kHz an die elemente 19, 20 als Eingangssignale angelegt werden; die Frequenzen dieser Pilotsignale sind jeweils gleich den Frequenzen der Pilotsignale, die von der anderen Station gesendet werden. Die logische Schaltung 24 enthält eine UND-Schaltung und eine Flipflopschaltung und invertiert das Eingangssignal und hält es in dem invertierten Zustand, tine Spannungskippschaltung 25 enthält einen Sägezahn-Spannungsgenerator. Der Ausgang der Spannungskippschaltung 25 steuert den Ausgang des Synthesizers 7 Über den Schaltkreis 26. Wenn die Signalfrequenz des Empfängers auf die Frequenz des eingehenden Signals abgestimmt ist, sind die Frequenzen der Pilotsignale 1,25 kHz und 1 kHz und der Ausgang der logischen Schaltung 24 wird invertiert, so daß die Änderung der Ausgangsspannung der Kippschaltung 25 unterbrochen wird, um die Spannung zu diesem Zeitpunkt zu halten.

tin zufälliges Abstimmen hinsichtlich der eingehenden Signale, die kein Pilotsignal enthalten und durch Übliche Sende-tnpfangs-liinrichtungen Übertragen werden, kann durch manuelle Steuerung eines variablen Widerstands ausgeführt werden, der die Feinabstimmungseinheit bildet.

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Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt; die Schaltung nach Fig. 5 stellt die Sendeeinheit dar, die in LJetrieb gesetzt wird, wenn sich die Sende- und Empfangs-Einrichtung im Sendebetrieb befindet. Die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen werden im folgenden erläutert. Niederfrequenzoszillatoren 27, 2o sind bei der Schaltung nach Fig. 5 vorgesehen, um stabil bei 1,25 kHz und 1 kHz zur Erzeugung der Pilotsignale zu schwingen. Niederfrequenzfilter 19 und 20, die eine Verstärkungsfunktion haben, können für diese Oszillatoren verwendet werden, indem teilweise die elektrischen Verbindungen mit den Filtern verändert werden. Die schematische Schaltung der Empfängereinheit der in Fig. gezeigte Ausführungsform weist einen niederfrequenten Schalter 30 auf, der zwischen dem Gegentaktmodulator 12 und dem Audioverstärker angeordnet ist. Der Schalter 30 wird durch das Ausgangssignal des Detektors bzw. Gegentaktmodulator 12 ein- und ausgeschaltet, welches mit einem 250 llz-Signal von dem TP-Filter 22 angelegt wird. Der Schalter wird während des Empfangs der Pilotsignale geöffnet, so daß das Audiosignal von dem Gegentaktmodulator 12 daran gehindert wird, den Lautsprecher zu verlassen.

Gemäß der Erfindung wird vom Betrieb der manuellen Einjustierung der Ausgangsfrequenz des PPL-Synthesizers 7 auf automatische Nachstellung in Abhängigkeit von den Pilotsignalen umgeschaltet, die unterschiedliche Frequenz haben, so daß die Empfängerfrequenz auf die Frequenz des eingehenden Signals durch Steuerung der Spannungskippschaltung abgestimmt werden kann, indem die Frequenzen der Pilotsignale erfaßt werden. Somit ist die Steuerfähigkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung groß und diese Einrichtung liefert selten eine Fehlfunktion, da die beiden Pilotsignale mit 1,25 kHz und 1 kHz verwendet werden. Ei-

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ne stabile ESB-Sende- und Empfangseinrichtung mit hoher Leistung läßt sich somit erfindungsgemäß ohne Notwendigkeit von Kristalloszillatoren erreichen, die eine geringe Drift haben.

LJei der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung werden somit Pilotsignale am Beginn jeder Übertragung bzw. jeden Sendevorgangs abgegeben. Die eingehenden, d.h. die empfangenen Pilotsignale werden demoduliert und eines der demodulierten Signale wird hinsichtlich der Phase mit einem Signal verglichen, welches von der Sende-Empfangs-Einrichtung erzeugt wird. Ein Phasenkomparator erzeugt ein Steuersignal, welches seinerseits einen Empfangsoszillator steuert. Der Oszillator erzeugt ein Signal, welches die Sende-Empfangs-Einrichtung auf die Signalfrequenz des eingehenden bzw. empfangenen Signals abstimmt.

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Leerseit

Claims

..eine /Jcte: ΰ-ϊυ-//2 dps electric Co. Ltd., Japan

Patentansprüche

.J -inseitenband-iiende-umpfangs-i-inrichtung, mit einer iiodulacor- und einer Lteraodulatoreinheit, einem Oszillator und einem PLL-Syη-thesizer,

dadurch gekennzeichnet, daß eine einheit \Vf 14, 15) zur Erzeugung von zwei Pilotsignalen vorgesehen ist, die unterschiedliche Frequenzen aufweisen, wobei deren Frequenz innerhalb eines Tonfrequenzbandes liegt und die im Wendebetrieb Überlagert werden, daß die beiden Pilotsignale von der Demodulationseinheit (12) im Empfangsbetrieb demoduliart werden, daß eine Schalteinheit (2<5) zur Umschaltung von manueller Nachstellung bzw. Einjustierung des Synthesizers (7) in automatische Nachstellung abhängig von einem Fehlersignal angeordnet ist, wobei die Frequenz des Fehlersignals gleich dem Frequenzunterschied zwischen den Frequenzen der beiden Pilotsignale ist, daß eine Einheit (24) zur Steuerung einer Spannungs-ICippschaltung (2üy vorgesehen ist, die mit dem Synthesizer (7) gekoppelt ist, wobei diese Steuerung abhängig von den Frequenzen der beiden Pilotsignale zur änderung der Pilotsignalfrequenzen auf vorbestiiamte Frequenzen erfolgt, so daß die Ausgangsfrequenz des Synthesizers (7)

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in ein vorbestimmtes Verhältnis gegenüber der Frequenz des Eingangssignals geändert wird.
2. Sende-Empfangs-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (8) zur Erzeugung einer Bezugsfrequenz in dem Synthesizer (7) vorgesehen ist, dessen Frequenz durch Frequenzteiler (14, 15) in Pilotsignale geteilt wird.

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