DE2758406C2 - Erdefunkstelle für ein Satelliten-Nachrichtenübertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdefunkstelle für ein Satelliten-Nachrichtenübertragungssystem, deren redundant ausgelegte Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung mit zweifacher Frequenzumsetzung in der Zwischenfrequenzebene arbeitet

Satellitennachrichtensysteme bestehen im wesentlichen aus einem eine aktive Relaisstation darstellenden geostationären Satelliten und mehreren über ein großes Territorium verteilt angeordneten Erdefunkstellen, die miteinander im Vielfachzugriff über den Satelliten in Verbindung stehen. Die verwendeten Vielfachzugriffsverfahren bedingen, daß jede Erdefunkstelle die gleiche Anzahl Empfangsträger gleichzeitig verarbeiten muß, wie sie Gegenstellen mit ihren Sendesignalen bedient. Im Hinblick auf die Vielzahl der hier zu verarbeitenden Kanäle und die pro Kanal relativ hohen Betriebskosten sind an die Betriebssicherheit des Satelliten und der Erdefunkstellen hohe Anforderungen zu stellen. Dies bedeutet, daß, abgesehen von der Bordseite, die Empfangs- und Sendeeinrichtungen einer Erdefunkstelle redundant ausgeführt sein müssen. Dieser Aufwand an Redundanz ist wie beispielsweise die Literaturstelle NTG-Fachberichte Band 52, Satellitenfunksysteme VDE-Verlag GmbH, Berlin, 1975, Seiten 225 bis 232 zeigt außerordentlich hoch, da hier für die sowohl in der Empfangs- als auch in der Sendeeinrichtung vorgesehenen zahlreichen Umsetzer jeweils ein Ersatzumsetzer vorgesehen werden muß. Ein weiterer Aufwand ergibt sich dadurch, daß vielfach auf den Erdefunkstellen mit einer doppelten Frequenzumsetzung in der Zwischenfrequenzlage gearbeitet wird, weil sich ansonsten bei den hier zu verarbeitenden breiten Frequenzbändern in der Größe von mehreren hundert MHz eine ausreichende Spiegelfrequenzselektion nur mit hohem Aufwand erzielen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Empfangs- und/oder Sendeeinrichtungen einer Erdefunkstelle der einleitend genannten Art eine weitere

Lösung anzugeben, die für die Erzielung einer ausreichenden Betriebssicherheit mit einem Minimum an redundantem Geräteaufwand auskommt.

Für eine Empfangseinrichtung, die im Anschluß an einen rauscharmen Eingangsverstärker einen das empfangene und verstärkte radiofrequente Summenkanalsignal in eine erste Zwischenfrequenzlage umsetzenden Abwärtsumsetzer aufweist, bei der ferner das Summenkanalsignal in der ersten Zwischenfrequenzlage zu einem Verteilnetzwerk mit hinsichtlich ihrer m Eingänge einander parallelgeschalteten zweiten Abwärtsumsetzern übertragen ist und bei der an den Ausgängen der zweiten Abwärtsumsetzer die einzelnen Signalkanäle des Summenkanalsignals in einer zweiten Zwischenfrequenzlage bei für alle Signalkanäle gleicher Mittenfrequenz für ihre weitere Verarbeitung zur Verfugung stehen, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Realisierung der Redundanz dem ersten Abwärtsumsetzer wenigstens ein zusätzlicher erster Abwärtsumsetzer mit in der Frequenz variierbarem Umsetzoszillakr und den zweiten Abwärtsumsetzern eingangsseitig ein einen weiteren fest vorgegebenen Signalkanal maximaler Kanalbandbreite realisierender zusätzlicher zweiter Abwärtsumsetzer parallel angeschaltet ist und daß der zusätzliche erste Abwärtsumsetzer ausgangsseitig einen gegebenenfalls überbrückbaren Bandpaß aufweist, dessen Durchlaßcharakteristik an den weiteren Signalkanal in der ersten Zwischenfrequenzlage angepaßt ist

Weiterhin wird ausgehend von einer Sendeeinrichtung, bei der die in einer ersten Zwischenfrequenzlage zueinander parallelen Signalkanäle mit gleicher Kanalmittenfrequenz über erste Aufwärtsuinsetzer, deren zueinander parallelen Ausgänge mit einem Sammelnetzwerk in Verbindung stehen, zu einem Summenka- !·> nalsignal in einer zweiten Zwischenfrequenzebene vereinigt sind, bei der ferner das Summenkanalsignal in dieser zweiten Zwischenfrequenzebene zu einem zweiten Aufwärtsumsetzer übertragen ist und bei der dem das Summenkanalsignal in die Radiofrequenzebene umsetzenden zweiten Aufwärtsumsetzer ein Sendeverstärker nachgeschaltet ist, diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Realisierung der Redundanz dem zweiten Aufwärtsumsetzer ein zusätzlicher zweiter Aufwärtsumsetzei mit in der Frequenz variierbarem Umsetzoszillator und den ersten Aufwärtsumsetzern ausgangsseitig ein einen weiteren fest vorgegebenen Signalkanal maximaler Kanalbandbreite realisierender zusätzlicher erster Aufwärtsumsetzer parallel angeschaltet ist und daß der zusätzliche zweite Aufwärtsumsetzer eingangsseitig einen gegebenenfalls überbrückbaren Bandpaß aufweist, dessen Durchlaßcharakteristik an den weiteren Signalkanal in der zweiten Zwischenfrequenzlage angepaßt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich v. bei doppelter Frequenzumsetzung der obengenannten Art eine 1-für-n-Redundanz dann realisieren läßt, wenn der zusätzliche erste Abwärtsumsetzer bzw. der zusätzliche zweite Aufwärtsumsetzer durch Umschalten seines Umsetzoszillators die bei Ersatzschaltung eines w> der η zweiten Abwärtsumsetzer bzw. den zusätzlichen ersten Aufwärtsumsetzern erforderliche Frequenzverschiebung des ersatzgeschalteten Kanals in der höheren Zwischenfrequenzlage herbeiführt.

Zweckmäßig wird der variable Umsetzoszillator des zusätzlichen ersten Abwärtsumsetzers auf der Empfangsseite und/oder des zusätzlichen zweiten Aufwärtsumsetzers auf der Sendescite durch einen Frequenzsyntheizer realisiert. Anstelle eines Frequenzsynthesizers kann in vorteilhafter Weise auch ein umschalibarer Satz von Quarzoszillatoren treten. In beiden Fällen wird dadurch bei hoher Schaltgeschwindigkeit die erwünschte hohe Genauigkeit der jeweils eingestellten Frequenz mit relativ geringem Aufwand gewährleistet.

Zweckmäßig erweitert der weitere Signalkanal das Empfangsfrequenzband bzw. das Sendefrequenzband in der ersten bzw. zweiten Zwischenfrequenzlage nach höheren Frequenzen. Für den praktisch mitunter vorkommenden Fall, daß das Empfangsfrequenzband bzw. das Sendefrequenzband einer Erdefunkstelle eine Lücke aufweist, also das an sich für eine Übertragung zur Verfügung stehende Frequenzband nicht voll ausgenutzt wird, ist es sinnvoll, den weiteren Signalkanal in dieser Lücke des Empfangsfrequenz- bzw. Sendefrequenzbandes in der ersten bzw. zweiten Zwischenfrequenzlage anzuordnen. Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näiicr erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 eine Empfangseinrichtung mit einer 1-für-n-Redundanz nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Variante der Empfangseinrichtung nach

Fi* I.

Fig.3 eine Sendeeinrichtung mit einer 1-für-n-Redundanz nach der Erfindung.

Bei Erdefunkstellen ist im allgemeinen das eigentliche Antennengebäude vom Betriebsgebäude getrennt. Die Übertragung vom Antennengebäude zum Betriebsgebäude erfolgt dabei mittels Koaxialkabeln oder Hohlleitern. Den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen für eine Empfangs- bzw. eine Sendeeinrichtung einer Erdefunkstelle liegt eine Konfiguration zugrunde, bei der die Übertragung zwischen Antennen- und Betriebsgebäude in der höheren Zwischenfrequenzlage erfolgt Das Antennengebäude ist mit AG, die Übertragungsstrecke mit U und das Betriebsgebäude mit BG bezeichnet. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird das von der Antenne empfangene Radiofrequenzsignal RF im Antennengebäude AE zunächst einem rauscharmen Vorverstärker Vo zugeführt, an den sich in zueinander paralleler Anordnung der erste Abwärtsumsetzer U 1.0 und der zusätzliche erste Abwärtsumsetzer EUii anschließen. Die ein- und ausgangsseitige Parallelschaltung beider Umsetzer erfolgt über Koppelnetzwerke K. Der Abwärtsumsetzer EU 10 besteht eingangsseitig aus dem Bandpaß BP an den sich der eigentliche Umsetzer U anschließt. Dem Umsetzer U ist der Verstärker V nachgeschaltet. Der die Umsetzschwingung erzeugende Umsetzoszillator ist mit RF-LO bezeichnet. Der zusätzliche erste Abwärtsumsetzer EU ti ist entsprechend aufgebaut, jedoch ist sein Umsetzcszillator RF-LO' in der Frequenz variabel. Außerdem ist seinem Verstärker der Bandpaß BPo nachgeschaltet, der über die ein- und ausgangsseitigen Umschalter 51,52, wie in F i g. 1 dargestellt, überbrückt werden kann. In der angegebenen Stellung der Umschalter 51 und 52 kann der zusätzliche erste Abwärtsumsetzer EUW den ersten Abwärtsumsetzer EUiO bei Ausfall ersetzen. Das mittels des ersten Abwärtsumsetzers in die erste Zwischenfrequerizlage ZFIe umgesetzte radiofrequente Summenkan ,!signal wird über die Übertragungsstrecke O zum Betriebsgebäude G_B übertragen und zwar zum Eingang des Verteilernetzwerkes VN. Dieses Verteilernetzwcrk gibt das Summenkanalsignal auf die Eingänge von n+\ zweiten Abwärtsumsetzern

F//21 ... EU2n+ \ die jeweils aus dein cingangsseitigcn Bandpaß BP', dem Umsetzer (T mit dem Umsetzoszillalor ZF-LO und dem aiisgangsseitigen Verstärker V bestehen. Sämtliche Umsel/.os/.illauiren sind Fcstfrequenzoszillatoren, die sich jedoch hinsichtlich ihrer erzeugten Frequenz voneinander so unterscheiden, daß an den Ausgängen der zweiten Abwärtsumsetzer in der zweiten Zwischenfrequenzlage ZF2e, die im ursprünglichen Summenkanalsignal zusammengefaßten Signalkanäle zueinander parallel bei gleicher Kanalmittenfrequenz zur Verfügung stehen. Die Bandpässe /?F"stellen Kanalfilter dar, deren Durchlaßbereich für den ihnen jeweils zugehörigen Signalkanal in der ersten Zwischenfrequenzlage ZFIc bemessen ist. Der zweite Abwärtsumsetzer EU2n + 1 stellt einen zusätzlichen Signalkanal dar, der für Ersatzschaltungen bei Ausfall eines der η zweiten Abwärtsumsetzer El)2! F.U2r. ?ur Vcrfi5"un" steht Die Ersat/vjha! Hing ist hier insofern außerordentlich einfach, als sämtliche Signalkanäle bei der gleichen Bandmittenfrequenz in der zweiten Zwischenfrequenzlage ZF2e an den Ausgängen der zweiten Abwärtsumsetzer anstehen, so daß bei Ausfall eines dieser Umsetzer der zusätzliche zweite Abwärtsumsetzer ausgangsseitig nur auf den betreffenden Signalkanal aufgeschaltet zu werden braucht. Da dieser zusätzliche Signalkanal nun aber das Signal des ersatzgeschalteten Signalkanals überträgt, ist es erforderlich, den Umsetroszillator RF-LO' des zusätzlichen ersten Abwärtsumsetzers ElJ 11 so umzusteuern, daß der betreffende Signalkanal in der ersten Zwischenfrequenzlage ZFie in den Bereich des zusätzlichen Signalkanals, der durch den zusätzlichen zweiten Abwärtsumsetzer EU2n+\ realisiert ist, fällt. Der Bandpaß BPo, der den ersatzgeschalteten Signalkanal ausfiltert, ist in diesem Fall über die Umschalter 51 und 52 — unterbrochene Linie — in den Signalweg auf der Ausgangsseite des zusätzlichen ersten Abwärtsumsetzers EU 11 eingeschaltet. Der Bandpaß BPo ist ein Schmalbandfilter mit maximaler Kanalbandbreite, dessen Durchlaßcharakteristik der des Bandpasses BP'des zusätzlichen zweiten Abwärtsumsetzers EU2n+\ entspricht. Mit anderen Worten wird also der variable Umsetzoszillator RF-LO' bei Ersatzschaltung eines zweiten Abwärtsumsetzers durch den zusätzlichen zweiten Abwärtsumsetzer so eingestellt, daß der ersatzgeschalteto Signaikanal in den Durchlaßbereich des Bandfilters BPo fällt.

Die Schaltungsvariante nach Fig. 2 zeigt auf Seiten des Antennengebäudes AC eine für die Ersatzschaltung des ersten Abwirtsumsetzers EU 10 besonderen ersten Abwärtsumsetzer EUXl. In diesem Falle können, wie der zusätzliche erste Abwärtsumsetzer EU 11' zeigt, die Umschalter 51 und 52 nach Fig. 1 entfallen, da hier eine Überbrückung des Bandpasses BPo im Falle eines Ausfalls des ersten Abwärtsumsetzers EU 10 nicht erforderlich ist

Die in F i g. 3 dargestellte sendeseitige Anordnung unterscheidet sich von der empfangsseitigen Anordnung nach F i g. 1 lediglich dadurch, daß nunmehr die Signalflußriehiung ausgehend von den paralleler Signalkanälen gleicher Kanalmittenfreqiienz in dei ersten Zwischenfrequen/Iagc ZF Is über die sendeseiti gen ersten Uniset/cr SUW... SUin+i über da> ■. Sammelnetzwerk SN /um Summenkanalsignal in dei /weiten Zwischenfrequepzlage ZF2s erfolgt. Das in dieser Zwischenfrequenzlage über die Übertragungs strecke O übertragene Summenkanalsignal wird anschließend im zweiten Aufwärtsumset/.er 5/720 in die

ίο Radiofrequenzlagp umgesetzt und über den I.eistungs verstärker Vl. der Antenne zugeführt. Der zusätzliche /weite Aiifwärtsumsetzer ist mit SU 2\ bezeichnet unc hat wie der zusätzliche erste Abwärtsumsetzer EU 11 auf der Empfangsseite prinzipiell den gleichen Aufbau

is Wird der zusätzliche Signalkanal, realisiert durch der zusätzlichen ersten Aufwärtsumsetzer SUin+i, mi einem Signal belegt, weil einer der ersten Aufwärlsum sc'./cr SU SUIn aüs^efsüc" \°.l dann wir;! diese: zusätzliche Signalkanal in der /weiten Zwischcnfre quenzlage ZF2s über den Bandpaß BPo dem eingangs seitigen Verstärker des zusätzlichen zweiten Aufwärts umset/.ers 5(721 zugeführt. Durch geeignete Frequenz wahl des variablen Umsetzoszillators RF-LO' wire dieser Signalkanal dann in die Frequenzlage in dei

;·. Radiofrequenzebene gebracht, die durch den ersatzge schalteten Signalkanal vorgegeben ist. Nach dei Zusa^r menführung der Ausgangssignale über da: Koppelnetzwerk K wird sodann das vollständige Summenkanalsignal in der Radiofrequenzebene nacl

ic. seiner Verstärkung über die nicht dargestellte Antenne abgestrahlt.

Zusammenfassung
Erdefunkstelle

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdefunkstelle füi ein Satelliten-Nachrichtenübertragungssystem. Vielfacr besteht hier die Forderung, die Signalübertraguni zwischen dem Antennengebäude (AG) und den Betriebsgebäude (BG) über längere Hohlkabel odei Koaxialkabel in einer höheren Zwischenfreauenzlaee (ZFXe, ZF2s) vorzunehmen. Um in diesem Fall zu einei 1-für-n-Redundanz der Geräte zu gelangen, sieht die Erfindung parallel zum Umsetzer (EUiO, SU' 10) irr Antennengebäude und parallel zu den η Umsetzen (EU21-EU2n, SU11 -SU in) für η Signalkanäle in Betriebsgebäude jeweils einen zusätzlichen Umsetzet (EU2n+i. SU2n+i) vor. Der zusätzliche Umsetzet (EU2n+1, SU 2n+1) im Betriebsgebäude repräsentier einen zusätzlichen fest vorgegebenen Signaikanal mi maximaler Kanalbandbreite. Der zusätzliche Umsetzet (EU 11, SU2i) im Antennengebäude weist dagegen einen in der Frequenz variierbaren Umsetzoszillatoi (RF-LO') und einen ausgangsseitigen, gegebenenfalls überbrückbaren Bandpaß (BPo) auf, dessen Durchlaß charakteristik an den genannten zusätzlichen fesi vorgegebenen Signalkanal in der höheren Zwischenfrequenzlage angepaßt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Erdefunkstelle für ein Satelliten-Nachrichtenübertragungssystem, deren redundant ausgelegte Empfangseinrichtung mit zweifacher Frequenzumsetzung in der Zwischenfrequenzebene arbeitet, bei der die Empfangseinrichtung im Anschluß an einen rauscharmen Eingangsverstärker einen das empfangene und verstärkte radiofrequente Summenkanalsignal in eine erste Zwischenfrequenzlage umsetzenden Abwärtsumsetzer aufweist, bei der ferner das Summenkanalsignal in der ersten Zwischenfrequenzlage zu einem Verteilnetzwerk mit hinsichtlich ihrer Eingänge einander parallelgeschalteten zweiten Abwärtsumsetzern übertragen ist und bei der an den Ausgängen der zweiten Abwärtsumsetzer die einzelnen Signalkanäle des Summenkanalsignals in einer zweiten Zwischenfrequenzlage bei für alle Signalkanäle gleicher Mittenfrequenz für ihre weitere Verarbeitung zur Verfugung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung der Redundanz dem ersten Abwärtsumsetzer (EU 10) wenigstens ein zusätzlicher erster Abwärtsumsetzer (EUW, EUW) mit in der Frequenz variierbarem Umsetzosziliator (RF-LO') und den zweiten Abwärtsumsetzern (EU2\ — EU2ln) eingangsseitig ein, einen weiteren fest vorgegebenen Signalkanai maximaler Kanalbandbreite realisierender zusätzlicher zweiter Abwärtsumsetzer (EU2n+\) parallel angeschaltet ist, und daß der zusätzliche erste Abwärt: jmsetzer ausgangsseitig einen gegebenenfalls überbrückbaren Bandpaß (BPo) aufweist, dessen Dur .-hlaßcharakteristik an den weiteren Signalkanal in der ersten Zwischenfre- >■> quenzlage (ZF 1 ^angepaßt ist.

2. Erdefunkstelle für ein Satelliten-Nachrichtenübertragungssystem, deren redundant ausgelegte Sendeeinrichtung mit zweifacher Frequenzumsetzung in der Zwischenfrequenzebene arbeitet, bei der in der Sendeeinrichtung die in einer ersten Zwischenfrequenzlage zueinander parallelen Signalkanäle mit gleicher Kanalmittenfrequenz über erste Aufwärtsumsetzer, deren zueinander parallelen Ausgänge mit einem Sammelnetzwerk in Verbindung stehen, zu einem Summenkanalsignal in einer zweiten Zwischenfrequenzebene vereinigt sind, bei der ferner das Summenkanalsignal in dieser zweiten Zwischenfrequenzebene ;:u einem zweiten Aufwärtsumsetzer übertragen ist und bei der dem so zweiten, das Summenkanalsignal in die Radiofrequenzebene umsetzenden Aufwärtsumsetzer ein Sendeverstärker nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung der Redundanz dem zweiten Aufwärtsumsetzer (SU20) ein zuisätzli- 5ϊ eher zweiter Aufwärtsumsetzer (SU2\) mit in der Frequenz variierbarem Umsetzoszillator (RF-LO') und den ersten Aufwärtsumsetzern (SU—SUin) ausgangsseitig ein einen weiteren fest vorgegebenen Signalkanal maximaler Kanalbrandbreite real'isierender zusätzlicher erster Aufwärtsumsetzer (SUin+\) parallel angeschaltet ist und daß der zusätzliche zweite Aufwänsumsetzer eingangsseitig einen gegebenenfalls überbrückbaren Bandpaß (BPo) aufweist, dessen Durchlaßcharakteristik an den weiteren Signalkanal in der zweiten Zwischenfrequenzlage (ZF2s_>}angepaßt ist.

3. Erdefunkstelle nach Anspruch I oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der in der Frequenz variable Umsetzosziliator (RF-LO') des zusätzlichen ersten Abwärtsumsetzers auf der Empfangsseite und/oder des zusätzlichen zweiten Aufwärtsumsetzers (SU21) auf der Sendeseite ein umscbaltbarer Frequenzsynthesizer ist

4 Erdefunkstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Frequenz variable Umsetzoszillator (RF-LO') des zusätzlichen ersten Abwärtsumsetzers (EUH, EUW) auf der Empfangsseite und/oder des zusätzlichen zweiten Aufwärtsumsetzers (SU2\) auf der Sendeseite ein umschaltbarer Satz von Quarz-Oszillatoren ist.

5. Erdefunkstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Signalkanal, das Empfangsfrequenzband bzw. das Sendefrequenzband in der ersten bzw. zweiten Zwischenfrequenzlage nach höheren Frequenzen erweitert

6. Erdefunkstelle bei der das Empfangsfrequenzband bzw. das Sendefrequenzband eine Lücke aufweist, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Signalkanal in dieser Lücke des Empfangsfrequenz- bzw. Sendefrequenzbandes in der ersten bzw. zweiten Zwischenfrequenzlage angeordnet ist