DE2730093C2 - Phasenregelschaltung für eine von 2 Sendern gespeiste Sendeantenne - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

Π daß jeder Sender einen individuellen Frequenzgeber aufweist,

g) daß jede Antcnncnspcisclcltung (IS) an je eine Hälfte (2, 3) der Sendeantenne (I) geführt lsi,

h) daß der Phasendiskriminator über je eine Koaxialumwegleitung (13.. 14) einstellbarer Länge mit Referenzpunkten (6, 7) der von den Sendern (ii, 12) zu den Antcnncnhälftcn (2, 3) führenden Antennenspeiseleitungen (IS) in Wirkverbindung steht und

1) daß die beiden Sender (11, 12) ausgangsseitig über eine Antennenwählschaltermatrix mit den Antennenhälften (2, 3) In Wirkverbindung stehen.

2. Phasenregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzgeber programmierbare Frequenzsynthetisatoren sind.

3. Phasenregelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (11, 12) Kurzwellensender sind.

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BcI der Erfindung wird ausgegangen von einer Phasenregelschaltung zur Phasenregelung der Phasendifferenz zwischen 2 Sendersignalen, die eine Sendeantenne speisen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Phasenregelschaltungen sind seit längerem In Anwendung. Sollen zwei Sender Im Kurwellenbereich parallel laufen, so muß wegen der Schwierigkeit der Realisierung einer Kurzwcllenparallelschaltbrücke die Antenne in zwei Hälften geteilt werden, die von je einem Sender gespeist werden. Damit eine unerwünschte »Sleewlng«, el. h. eine unliebsame Änderung In der Strahlrichlung der kombinierten Antenne, vermieden werden M kiinn, muli die Phase der beiden Scndcrslgnalc einstellbar und kontrollierbar sein.

Zur Zelt geschieht die Überwachung mittels eines Phasendiskriminators, und die Phasendrehung erfolgt mittels eines manuell einstellbaren Phasendrehglledes zwischen dem Oszillator und dem einen Sender, während der zweite Sender direkt von demselben Oszillator gespeist wird. Damit wird der Frequenzgleichlauf gewährleistet. Trotz der beträchtlichen Größe des Kurzwellenfrequenzbereichs stößt die Realisierung des Phasendisk:imininators auf keine großen Probleme. Doch ist eine Breltbandphasendrehschaltung sehr aufwendig und relativ teuer.

Für ferngesteuerte Sendeanlagen eignet sich das beschriebene Verfahren indessen nicht mehr. Die Sender weisen zwischen dem kalten und dem warmen Zustand unter Umständen unterschiedliche Phasendrehungen auf.

Zur Fernsteuerung der Pnaseneinstellung und -kontrolle braucht man zusätzlichen Aufwand und Fernsteuerkanäle. Die Einstellung muß ständig kontrolliert werden, was mehr Bedienungsaufwand erfordert.

Da das erwähnte System 180° außer Phase eingestellt werden kann, muß die Zweideutigkeit zwischen 0° und 180° durch ein »Sensing-System« behoben werden.

Aus der DE-PS 15 41 465 ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Phasensteuerung zweier Sender mit einem gemeinsamen Pilotfrequenzoszillator bekannt, die parallel auf eine einzige ungeteilte Sendeantenne arbeiten. Zur Überwachung des Phasenunterschiedes zwischen den Sendern ist ein Phasendiskriminator vorgesehen, dessen Ausgangssignal eine Information für die richtige Phaseneinstellung an einen gesteuerten Phasenschieber eines der beiden Sender liefert. Der Oszillator schwingt unbeeinflußt. Von jedem Senderausgang werden mittels als Sonden verwendeten Gleichrichterdioden Phasensignale abgeleitet und über Koaxialleitungen dem Phasendiskriminator zugeführt. Eine der beiden Koaxialleitungen weist eine Umwegleilung einstellbarer Länge auf, die als regelbarer Phasenschieber zum Kompensieren störender Phasenverschiebungen von Schaltungsglledern dient. Eine Einstellung der Hauptstrahlrtchtang der Sendeantenne ist damit nicht möglich.

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert Ist, löst die Aufgabe, die Hauptstrahlrichtung einer Sendeantenne in einfacher Weise auf eine vorgebbare Richtung einzustellen und diese Richtungseinstellung durch automatische elektronische Regelung auch beim Austausch eines Senders durch einen beliebigen anderen zu gewährleisten.

Zum Gebrauch in größeren Kontrollzentren, wo jeder beliebige Sender auf jede beliebige Antennenhälfte geschaltet werden kann und muß, bietet das erfindungsgemäße System sehr große Vorteile, well es vollautomatisch arbeiten kann. Wegen der Regelschleife tritt die »180°-Zweideutigkcil« des manuellen Systems nlchl auf, weil ein 0-Durchgang der Spannung bei 180° Phasenverschiebung einen »Labil-Zustand« bedeuten würde, der automatisch vermieden wird (sofortiger Übergang in die stabile Lage).

Die Einstellung der Hauptstrahlrichtung der Sendeantenne erfolgt durch Einstellung einer dieser Richtung zugeordneten Phasendifferenz der Ausgangsignale der beiden Sender.

Zur »Sleewing«, d. h. zur Änderung der Hauptstrahlrichtung einer Sendeantenne, können - wie bei den bisherigen Anlagen auch hei dem crl'lndiing.sgcmilß vorttcschliifiüiiiiii System llinweglelliiiH'.en In den l'eeder leitungen der beiden Anluniiuiihilliluii hciuit/l weiden, und zwar nach den RcTcrenzpunktcn montiert. Mit der crflndungsgcmüßcn Phascnrcgelsehallung kann die

Anlage sogar noch verbilligt --werden, indem diese Feederleitungsstückc, UmweglcHungen sowie die zugehörigen I eislimpiscruiller wegfallen.

/wischen ilen Referen/punkieii und den Dlskrlmlnaloreingängen können beliebige Verzögerungsleitungen aus normalen Koaxialkabeln verwendet werden. Die Umschaltung der verschiedenen Längen zwecks Einführung der gewünschten Phasenverschiebungen geschieht mittels billiger Koaxialkabel und Koaxialschaj.ter statt großer Antennenschalter und Leistungsfeeder. Zur Vermeidung unerwünschter HF-Einstrahlungen werden die Kübel einfach aufgerollt und abgeschirmt.

Zur Phasenkontrolle verwendet man eine Servoschleife, bestehend aus einem Phasendiskriminator, einem Verstärker mit Tiefpaßfilter sowie einer Phasendrehelnrichtung. die aus einer Varactordiode. einer Reaktanzröhre oder anderen bekannten Schaltungen parallel zum Kristall im Oszillator bestehen. Bei maximalem Frequenzunterschied zwischen den beiden zu synchronisierenden Oszillatoren muß die Regelschleife so dimensioniert werden, daß der Fangbereich genügend groß !st. Der Haltebereich ist normalerweise viel gre^sr als der Fangbereich. Durch das Ausgangssignal der Phasenbrücke wird die Phase an den Referenzpunkten starr kontrolliert, und zwar mit einem Fehler der zur Schleifenverstärkung umgekehrt proportional ist. Ein Fehler von 2°-3°zwischen den Referenzpunkten kann toleriert werden.

Zum einschlägigen Stand der Technik wird zusätzlich auf die US-PS 36 17 922 hingewiesen, aus der es bekannt ist, parallel zum Oszillator eine Reaktanzschaltung vorzusehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Parallelschaltbrücke für die Speisung einer geteilten Antenne mit in der Lange justierbaren Sener-Speiseleitungen nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Oszillatorschaltung mit Varactordioden für eine Phasendreheinrichtung eines Senders,

Flg. 3 eine Schaltungsanordnung von Antenne und Diskriminator über justierbare Koaxialumwegleitungen zur Verwendung in einer Parallelschaltbrücke nach Fig. I und

Fig. 4 eine Schaltung nach dem bekannten »Phaselocked loopw-Prinzlp.

In Fig. 1 ist die Antenne 1 in zwei Hälften 2 und 3 aufgeteilt, die Ober die »,Sleewingw-Umwegleitungen 4 und S über einen Antennenaußenschalter 9 und die Antennenwählschaltermalrix 10 von den Sendern 11 und 12 gespeist werden.

Der Phasendiskriminator 8 wird neben der Antenne 2, 3 montiert und von den beiden Referenzpunkten 6 und 7 gespeist. Der erwähnte Verstärker mit dem Tiefpaßfilter ist in die Sender integriert.

Die Phasenkontrolleltung vom Phasendiskriminator, für jede Antenne je ein Stück, wird über die Antennenwahlsteuerung (Zwangssteuerung) stets so mit dem Sender verknüpft, daß immer der den Feederreferenzpunkt 6 speisende Sender der phasengeregelt Sender Ist. Die Phasenkontrolleltung des Senders, der die Feederleitung 7 speist, wird stets an Masse gelegt. In dieser Weise wird jederzeit die korrekte Phasenlage gewährleistet.

F i g. 2 zeigt, wie zur Phasenkontrolle zum Beispiel eine Varactordiode 673, 674 zum Oszillatorkristall Qi direkt parallel geschaltet wird.

Für automatisch absUiimbare Sender werden heutzutage nicht mehr einfache Kristalloszillatoren eingesetzt.

sondern an sich bekannte Frequenzsynthetisatoren (programmierbare Oszillatoren).

Der RcFeren/oszlIhitor eines Freiiuen/synlhetisaiiws kann Iu gleicher Welse phaseiikoiilrolllerl werden wie ille

5 oben erwähnten Oszillatoren. Die den Sendern zugehörigen Frequenzsynthetisatoren werden auf die gleichen Frequenzen dekadisch eingestellt, und das Phasenregelsystem sorgt, wie oben beschrieben, für die richtige Phasen- und Frequenziage der beiden Sender.

ίο Wie schon erwähnt, kann man mittels einer relativ billigen Maßnahme auf die »Sleewing«-Umwegleitungen 4 und 5 verzichten. Dazu genügt es, zwischen den Referenzpunkten 6 und 7 Umwegleitungen einzusetzen, die aus einfachen Koaxialkabeln bestehen.

Fig.3 zeigt die Zusammenschaltung der Antenne 1 bzw. 2 und 3 und des Diskrimlnators 8 mit den besagten einfachen Koaxialumwegleitungen 13 und 14. Die Antennenschalter und Schaltmatrix samt den Sendern sind die gleichen, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Sleewing-Winkel wird nur von der Differenz der eingestellten Längen der beiden Umwegleituiiten 13 und 14 bestimmt. Die Sender-Feederleitungslängen 15 bleiben immer fix. Diese brauchen nicht justierbar zu sein.

Zwischen Phasendiskriminator und den beiden SenderosziHatoren hat man im Prinzip eine Schaltung nach dem bekannten »Phase-locked loop«. Das Prinzip ist seit langem bekannt (s. z. B. Mallon: »Phase-locked loop«, Funktechnik 1973, Nr. 2, S. 45-48). Der Phasendiskriminator 8 gemäß F i g. 4 vergleicht die Phasen der Signale an den beiden Feederleitern 15 in den Punkten 6 und 7. Ein Signal proportional zum Phasenunterschied wird über eine Kontrolleitung 16 zur Varactordiode des Oszillators des Senders 11 geführt, und zwar mit einer derartigen Polarität, daß der Phasenunterschied zwischen 6 und 7 auf 0 reduziert wird. Die Varactordiode des Senders 12 wird über die Matrixschaltung 9 und 10 automatisch auf Masse gelegt. Die Matrixschalter 9 und 10 sorgen immer dafür, daß die Kontroileitungen 16 und die Feederleitungen 15 an die entsprechenden Sender angeschlossen sind.

Die einzige Bedingung für das Funktionieren ist, daß die Se-der 11 und 12 auf die gleichen Frequenzen eingestellt sind.

Es Ist von entscheidender Bedeutung, daß die Phasenunterschiede der Punkte 6 und 7 mit sehr einfachen Mitteln und unabhängig vom gewählten Sender und von der Antennenschalterkombination automatisch z. B. auf den Wert Null gebracht werden können. Weder die Länge der Feederleitungsstrecken 15 noch die Phasendrehungen innerhalb der einzelnen Sender vom kalten zum warmen Zustand spielen in diesem Zusammenhang eine Rolle.

Überdies bringt die Phasenregelschleife die folgenden Vorteile:

- Verzicht auf einen teuren und aufwendigen Breitbandphasenschieber, der unter Umstanden eine Fernsteuerung erfordern würde,
Dank völlig elektronischer Funktionsweise kein Verschleiß .nechanischer Elemente, dadurch erhöht?. Zuverlässigkeit.

Vereinigung eines Antennen-Sleewlng-Systems, weil die Phasenverschiebung In NieYterieistungskabeln zwischen den Referenzpunkten und Phasendlskriminatoren durchgeführt werden kann,

- Erleichterung ue? Bedienung dank völlig automatischer und eindeutiger Funktionsweise. Eine Fernsteuerung erübrigt sich, eine Fernüberwachung zu Kontrollzwecken ist ohne viel Aufwand möglich.

	5	27 30 093
	Bezelchnungsllste
Flg. 1	= Antenne
1	= Antennenhalften	5
2, 3	= Sleewlng-Umwegleitungen
4, 5	= Antennenaußenschalter
9	= Antennenwählschaltermatrlx
IO	= Sender
11. 12	= Phasendlskrlminator	10
8	= Referenzpunkte
6. 7
Flg. 2	= Varactordlode
GIZ. GI4	= Oszitlatorkrlstall	15
Flg.3	= KoäXmiUfMwegieiiuMgcii
S3. !4	= Sender-Feederleltungslängen
15	= Kontroileitung	20
16	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
	25

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40

45

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55

60 ■I)

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Phasenregelschaltung zur Regelung der Phasendifferenz zwischen zwei Sendersignalen, die eine Sendeantenne speisen,

a) mit einem 1. und 2. Sender (11, 12),

b) welche Sender ausgangsseitig über Antennenspeiseleitungen (15) mit der Sendeantenne (1) in Wirkverbindung stehen,

c) wobei der erste Sender (11) eine Reaktanzschaltung (GQ, G/4) zur Frequenzsteuerung eines Frequenzgebers (Ql) aufweist,

d) mit einem Phasendiskriminator (8) zur Erzeugung eines Phasendlfferenzsignals in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen beiden Sendersignalen, welcher Phasendiskriminator eingangsseitig mit den beiden Antennenspeiseleitungea und ausgangsseitig mit einem Steuereingang des 1. Senders in Wirk Verbindung steht,

e) wobei der Phasendiskriminator eingangsseitig über mindestens eine Umwegleitung (13, 14) einstellebarer Länge mit einer Antennenspeiseleitung In Wirkverbindung steht,