DE2744110B2 - Verfahren zur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators im Sendezweig einer Sende-Empfangseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators im Sendezweig einer Sende-Empfangseinrichtung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stabilisierung eines Mikrowellenoszillators im Sendezweig einer Sende-Empfangseinrichtung für ein analog oder digital moduliertes Funksystem zur Nachrichtenübertragung zwischen sich längs vorgegebener Strek- "»" ken bewegenden Sende-Empfangsstationen und !längs dieser Strecken in vorgegebenen Abständen angeordneten, in beiden Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangsstationen (Zwischenstationen).
Der Aufbau einer derartigen Sende-Empfangseinrich- r>r> t.ung einer Relaisstation bzw. beweglichen Station ist Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin und wird anhand eines Blockschaltbildes gemäß F i g. 1 nachstehend kurz beschrieben. Der Sendezweig dieser Sende-Empfangseinrichtung mit dem Modulationseingang I enthält einen Mikrowellenoszillator 3 und eine Stabilisierungsschaltung 4 für dessen Stabilisierung, der Empfangszweig enthält einen Mikrowellenmischer 5 sowie für die ZF-Aufbereitung einen Verstärker und Demodulator 6, die an den <" Modulationsausgang II angeschaltet sind. Senderzweig und Verstärkerzweig sind über einen Zirkulator 7 zusammengeschaltet, wobei an den Arm, der zwischen dem mit dem Sendezweig und dem mit dem Empfangszweig verbundenen Arm liegt, ein 3 db-Teiler 8 angeschaltet ist, der mit zwei in bezüglich ihrer Strahlrichtung um 180° versetzte Richtungen strahlenden Hornstrahlantennec 9,10 verbunden ist
An die Frequenzstabilität des Mikrowellenoszillators werden hohe Forderungen gestellt, resultierend aus der Notwendigkeit einer ökonomischen Ausnutzung des Frequenzbandes sowie aus der empfangsseitigen Anforderung an die ZF-Filterbaugruppen bezüglich der ZF-Bandbreiten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators anzugeben, das in besonderer Weise für den vorstehend beschriebenen Anwendungsfall geeignet ist
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß das FM- oder FSK-moduüerte Referenzsignal für den Mikrowellenoszillator in einer ersten Phasenvergleichsschaltung mit dem durch einen entsprechenden Faktor geteilten Signal eines freischwingenden, verstimmbaren Oszillators höherer Frequenz verglichen wird und daß über die gebildete Regelspannung der freischwingende Oszillator nachgeregelt wird, daß das stabilisierte Signal des freischwingenden Oszillators in der Frequenz vervielfacht und einem Oberwellenmischer zugeführt wird, dem zugleich ein Tei1 der Leistung des zu stabilisierenden Mikrowellenoszillators zugeführt wird, daß die im Mischer entstehende Zwischenfrequenz in einer zweiten Phasenvergleichsschaltung mit der stabilisierten Frequenz des freischwingenden Oszillators verglichen wird und daß von der Ausgangsspannung der zweiten Phasenvergleichsschaltung der Mikrowellenoszillator nachgeregelt wird.
Durch die DE-OS 26 48 103 ist ein Schwingkreis mit freischwingendem und durchstimmbarem Oszillator bekannt, der aus zwei phasenstarren Oszillator-Regelkreisen besteht. Im ersten Oszillator-Regelkreis wird in einer Phasenvergleichsschaltung ein Referenzsignal mit der durch einen entsprechenden Faktor geteilten Frequenz eines freischwingenden, verstimmbaren Oszillators verglichen und durch die gebildete Regelspannung der freischwingende Oszillator nachgeregelt. Das Ausgangssignal dieses freischwingenden Oszillators wird einer weiteren Phasenvergleichsschaltung im zweiten Oszillator-Regelkreis zugeführt, der außerdem das durch Mischung der Frequenz eines weiteren freischwingenden und durchstimmbaren Oszillators und eines Konstantfrequenzoszillators gewonnene Signal zugeführt wird. Durch das Ausgangssignal der zweiten Phasenvergleichsschaltung wird der freischwingende und durchstimmbare Oszillator im zweiten Oszillator-Regelkreis nachgeregelt
Durch den Aufsatz »Phase-Locked Solid State mm-Wave Sources« von J. Baprawski, C. Smith and F. J. Bernues, erschienen in »Microwave Journal«, October 1976, Seiten 41 bis 44, ist eine Phasenregelschleife bekannt, bei der zur Frequenzstabilisierung eines FM-modulierten Mikrowellenoszillators das Signal eines stabilisierten Oszillators (Referenzoszillator) in der Frequenz vervielfacht und einem Mischer zugeführt wird, dem zugleich ein Teil der Leistung des zu stabilisierenden Mikrowellenoszillators zugeführt wird. Die im Mischer entstehende Zwischenfrequenz wird einer Phasenvergleichsstufe zugeführt, deren Ausgangsspannung den Mikrowellenoszillator nachregelt
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbe «spielen näher ■-. erläutert Es zeigt
F i g. 3 im Blockschaltbild die Sende-Empfangseinrichtung einer Relaisstation (Zwischenstation) bzw. beweglichen Station,
Fig.2 und 3 Stabilisierungsschaltungen für den i< > Mikrowel'pnoszillator der Sende-Empfangseinrichtung,
Fig.4 eine Schaltung zur Verteilung von Modulationsfrequenzen an Relaisstationen und
F i g. 5 einen Quarzgenerator in der Hauptstation bei drei verschiedenen Frequenzen. ι.
Bei der Stabilisierungsschaltung nach F i g. 2, bei der zur Veranschaulichung für die Frequenzen der Oszillatoren und die Frequenzteiler bzw. -vervielfacher Zahlenwerte eingetragen sind, ist der Modulationseingang mit I bezeichnet Das von dem Oszillator 11 erzeugte Signal (z. B. /= 10 MHz) wird durch Verstimmen der Resonanz eines im Querzweig angeordneten Quarzes 13 mittels einer parallel geschalteten Varaktordiode 12 FM- oder FSK-moduliert (FM-Frequenzmodulation, FSK-Frequenzumtastung). Das modulierte Signal y, wird einer Phasenvergleichsschaltung 14 zugeführt und in dieser mit dem durch den Faktor 50 in der Frequenz geteilten Signal eines freischwingenden, verstimmbaren 500 MHz-Oszillators (VCO) 16 verglichen und der 500 MHz-Oszillator 16 nachgeregelt Die Regelspan- m> nung wird in einem in der Regelschleife angeordneten Gleichspannungsverstärker 17 verstärkt Das quarzs'abilisierte 500 MHz-Oszillatorsignal wird in einem Vervielfacher 18 um den Faktor 7 in der Frequenz vervielfacht und einem Oberwellenmischer 19 züge- jü führt Dem Oberwellenmischer 19 wird außerdem ein mittels eines Richtkopplers 21 vom Signal des zu stabilisierenden Mikrowellenoszillators (Frequenz / = 35,5 GHz) ausgekoppelter Teil als Lokaloszillatorsignal zugeführt Die im Oberwellenmischer 19 entstehende Zwischenfrequenz von etwa 500 MHz wird in einem ZF-Verstärker 22 verstärkt und wiederum phasenstarr mit dem Signal des 500 MHz-Oszillators 16 der ersten Regelschleife in einer zweiten Phasenvergleichsschaltung 23 verglichen. Das in einem Gleichspannungsverstärker 24 verstärkte Ausgangssignal der zweiten Phasenvergleichsschaltung 23 regelt den zu stabilisierenden Mikrowellenoszillator 20 nach.
F i g. 3 zeigi eine Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Stabilisierungsschaltung, bei 5(1 der, unterschiedlich zu der Ausführungsform nach F i g. 2, das Referenzsignal mit FM- bzw. FSK-Modulation bereits über das Signalkabel 29 (Modulationskabel) zur Relaisstation übertragen wird. Das quarzf tabilisierte Referenzsignal wird dabei für alle Relaisstationen eines Modulationsabschnittes in der Hauptstation erzeugt Der Phasenvergleich findet hier zwischen dem über das Signalkabel übertragenden Signal des 100 kHz-Quarzgenerators und dem in dem Teiler 26 durch den Faktor 5000 in der Frequenz geteilten Signal des freischwingenden, verstimmbaren 500 MHz-Oszillators 27 in der Phasenvergleichsschaltung 25 statt Mit dem Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung 25 wird der 500 MHz-Oszillator 27 über den Gleichspannungsverstärker 28 nachgeregelt
Der weitere Aufbau der Stabilisierungsschaltung, beginnend mit der Abzweigung am Ausgang des 500 MHz-Oszillators (Punkt A der Schaltung) entspricht dabei dem strichliert umrandeten Schaltungsteil B von Fig.2. Hinsichtlich des Aufbaus der Schaltung und deren Wirkungsweise wird daher auf die betreffenden Teile der Fig.2 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Soll ein Frequenzversatz mehrerer Relaisstationen gegeben sein (Staggering), dann werden entsprechend viele Modulationsfrequenzen übertragen und durch entsprechende Filter von der jeweiligen Relaisstation ausgefiltert Eine für diesen FaIi vorgesehene Schaltung ist in F i g. 4 dargestellt Die Modulationsfrequenzen für drei Relaisstationen RSi, RS2, RS3 werden über ein Signalkabel 30 (Modulationskabel) übertragen. Jede Relaisstation RSi, RS2, RS3 enthält in ihrem Eingangszweig ein Filter 31,32,33, die im vorliegenden Fall auf die Frequenzen 50 kHz, 100 kHz und 200 kHz abgestimmt sind. In einem den Filtern jeweils nachgeschalteten Vorteiler 34, 35, 36 werden die drei verschiedenen Modulationsfrequenzen bis in die 50 kHz-Lage geteilt wobei sich hier die Frequenzen um den Mikrowellenfrequenzversatz, geteilt durch den Vervielfachungsgrad der Stabilisierungsschaltung, unterscheiden. Der Aufbau der Stabilisierungsschaltungen für den Mikrowellenoszillator der Sende-Empfangseinrichtung der einzelnen Relaisstationen entspricht dem in Fig.2 dargestellten Aufbau. Der Übersichtlichkeit wegen ist hierbei in jeder Relaisstation RS I, RS2.RS3 lediglich eine Regelschleife mit der ersten Phasenvergleichsschaltung 37,38,39 sowie dem 500 MHz-Oszillator 43, 44, 45 und dem Frequenzteiler 40, 41, 42 dargestellt
F i g. 5 zeigt den Quarzgenerator in der Hauptstation bei drei verschiedenen Frequenzen. Jeder Zweig enthält dabei einen 10 MHz-Oszillator 46, 47, 48 mit einem Quarz 49,50, 51 und einer Varaktordiode 52, 53, 54 im Qiierzweig sowie je einen dem 10 MHz-Oszillator nachgeschalteten Vorteiler 55,56,57, in denen das FM- bzw. FSK-modulierte Signal im Verhältnis 1 :200, 1 :100, 1 :50 geteilt wird. Die drei Ausgangssignale 5OkHz, 100 kHz, 200 kHz werden über ein gemeinsames Modulationskabel 30 den einzelnen Relaisstationen zugeführt und in diesen, wie in Fig.4 dargestellt und vorstehend beschrieben, weiterverarbeitet. Die mit verschiedenen Frequenzen arbeitenden Relaisstationen können dabei selbstverständlich auch verschieden moduliert werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren iur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators im Sendezweig einer Sende-Empfangseinrichtung für ein analog oder digital moduliertes r> Funksystem zur Nachrichtenübertragung zwischen sich längs vorgegebener Strecken bewegenden Sende-Empfangsstationen und längs dieser Strecken in vorgegebenen Abständen angeordneten, in beiden Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangs- ι» Stationen (Zwischenstationen), dadurch gekennzeichnet, daß das FM- oder FSK-modulierte Referenzsignal für den Mikrowellenoszillator in einer ersten Phasenvergleichsschaltung (M) mit dem durch einen entsprechenden Faktor geteilten ' > Signal eines freischwingenden, verstimmbaren Oszillators (16) höherer Frequenz verglichen wird und daß fiber die gebildete Regelspannung der freischwingende Oszillator (16) nachgeregelt wird, daß das stabilisierte Signal des freischwingenden Oszillators (16) in der Frequenz vervielfacht und einem Oberwellenmischer (19) zugeführt wird, dem zugleich ein Teil der Leistung des zu stabilisierenden Mikrowellenoszillators (20) zugeführt wird, daß die im Mischer (19) entstehende Zwischenfrequenz in -?1· einer zweiten Phasenvergleichsschaltung (23) mit der stabilisierten Frequenz des freischwingenden Oszillators (16) verglichen wird und daß von der Ausgangsspannung der zweiten Phasenvergleichsschaltung (23) der Mikrowellenoszillator (20) nach- μ geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die FM- oder FSK-Modulation dc:s von einem Oszillator erzeugten Referenzsignals in der jeweiligen Zwischenstation erfolgt. "
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das quarzstabilisierte Referenzsignal für die Zwischenstationen eines Modulationsabschnittes in der Hauptstation erzeugt und mit der FM- oder FSK-Modulation an die Zwischenslation 4<> übertragen wird.
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