DE2844776A1

DE2844776A1 - Sender-multiplexsystem fuer ein bewegliches uebertragungssystem

Info

Publication number: DE2844776A1
Application number: DE19782844776
Authority: DE
Inventors: Kunio Watanabe; Heiichi Yamamoto
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1977-10-14
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1979-04-19
Also published as: CA1127328A; SE429280B; GB2006579B; JPS5456341A; JPS581843B2; DE2844776C2; GB2006579A; US4211894A; SE7810726L

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE D^. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86

-Ϊ-

Anwaltsakte: 29 541

J 3, OKt. 197t

Nippon Telegraph anö Telephone Public Corporation

Sender—Multiplexsystem für ein bewegliches übertragungssystem

VII/XX/Ktz

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•»(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

98827J BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bay« Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

983310 0S24560 BERG d Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Anwaltsakte: 29 541 "

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Sender-Multiplex qrstem für ein bewegliches übertragungssystem, bei welchem eine Anzahl Sender, deren Ubertragungskanäle augenblicklich geschaltet werden können, ein gemeinsames Antennensystem in einer ortfesten Station eines beweglichen übertragungssystems, zum Beispiel eines beweglichen Land-Telefonsystems verwenden können.
Für die beweglichen Land-Übertragungssysterne sind verschiedene Systeme vorgeschlagen und verwendet worden, um ein wirksameres Ausnutzen der festgelegten Hochfrequenzbandbreiten zu erhalten, wie nachstehend noch beschrieben wird. Bei dem sogenannten Frequenzteilungssystem wird ein einzelner Kanal pro Träger oder das sogenannte SCPC-System angewendet, wobei jedem Kanal eine Frequenz einer Bandbreite zugeordnet ist, und die Bandbreite
des Kanals soweit wie möglich verkleinert ist. Beispielsweise ist das zugeordnete Band in dem 800 MHz-Bereich in ein Sendeband einer ortsfesten Station (ein Empfangsband einer beweglichen Station) und ein Empfangsband einer ortsfesten Station (ein Sendeband einer beweglichen Station) aufgeteilt. Die Sende- und Empfangsbänder sind ferner in eine große Anzahl von Übertragungskanälen mit einer schmalen Bandbreite (von beispielsweise 25 kHz) aufgeteilt. (Fig. 1).

Bei dem sogenannten Raumteilungssystem wird ein großer Sende-

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bereich in eine große Anzahl kleiner Funkzonen oder -bereiche aufgeteilt/ und die einer Funkzone zugeordneten Funkkanäle werden in einer anderen Zone oder einem anderen Bereich wieder aufgenommen, der von ersterem einen entsprechend großen Abstand aufweist, so daß es zu keiner Störung zwischen den Funkkanälen in den zwei Funkzonen oder -bereichen kommt. Beispielsweise haben die Funkzonen einen Radius von 5 bis 10 km und der verbotene Bereich/ in welchem das Wiederverwenden von einer Funkzone zugeordneten Radiokanälen verboten ist, beträgt 12 bis 15 Funkzonen oder -bereiche (Fig. 2). Bei dem sogenannten zeitanteiligen (Multiplex-JSystem können eine Anzahl Teilnehmer einen einzigen Funkkanal zeitlich anteilig verwenden. Dieses System kann in zwei Systeme aufgeteilt werden, bei welchem das ein ein Festfrequenzsystem und das andere ein dynamisches Frequenzzuordnungssystem ist.

Bei dem Zuordnungsverfahren mit einem festen Funkkanal werden eine Anzah.1 Kanäle mit fester Frequenz in Abhängigkeit von der darin bestehenden Verkehrsdichte jeder der Funkzonen zugeordnet, und bei einer derartigen Sperrwahrscheinlichkeit unter einem vorbestimmten Pegel wird eine bewegliche Station mit einem Sende-Empfanger versehen, der auf irgendwelchen Kanälen arbeiten kann, die allen Funkzonen zugeordnet sind.

Die Funk- oder Radiokanäle, die einer der Funkzonen in dem Grundblock zugeordnet sind, können einer Funkzone außerhalb des Grundblocks in der V^Teise zugeordnet sein, daß es zu keiner

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Störung zwischen zwei Zonen kommt. Selbst wenn infolgedessen der Sendebereich größer wird, kann er ausreichend mit den zugeordneten Kanälen überdeckt werden (Fig. 1) (siehe auch Review of The Electrical Communication Laboratories, Bd. 25, Nr. 11-12, November -Dezember 1977, Stn.1157 bis 1171). Bei dem dynamischen Radiokanal-Zuordnungsverfahren ist die ortsfeste Station in jeder Funkzone mit simultanen Mehrkanal-Sende- und Empfangseinrichtungen auf einem der zugeordneten Kanäle außerhalb der ganzen Kanäle ausgestattet. Die Kanäle werden in Abhängigkeit von der Verkehrsdichte in der Zone zugeteilt. Jede der beweglichen Stationen ist mit einer Einrichtung mit einer minimalen Anzahl von Kanälen ausgestattet, um eine Ubertragungs- bzw. Nachrichtenmöglichkeit irgendwohin in den Sendebereichen mit einer Sperrmöglichkeit zu schaffen, die kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. In der Praxis legen die beweglichen Radiokontrollstationen die von einer beweglichen Station verwendete Frequenzabhängigkeit von den Frequenzen in der Funkzone, in welcher die bewegliche Station fährt oder stationär ist, und die benachbarten Zonen fest, (siehe hierzu SEEE Transaction on Communication Technology, Bd. COM-18, Nr. Februar 1970, Stn. 12 bis 21).

Es ist bereits auch eine Kombination des sogenannten SCPC-Systems (d.h. des Systems mit einem einzigen Kanal pro Träger), des Raumteilungssystems mit kleinen Funkzonen oder -bereichen, des Zurodnungssystems mit fester Frequenz, des zeitanteiligen

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Multiplexsystems, bei welchem ein beweglicher Sender-Empfänger auf einer Anzahl Radio-Kanälen arbeitet, vorgeschlagen und vorgeführt worden. (Ein Beispiel hierfür ist in der Review of the Electrical Communication Laboratories, Bd. 25, Nr- 11 bis 12, November bis Dezember 1977 beschrieben).

Die bisherigen beweglichen Funkübertragungssystem weisen jedoch einige der nachstehend aufgeführten Schwierigkeiten auf. Wegen der festen FrequenzZuordnung zu jeder Funkzone ergeben sich Teilungsverluste des zugeordneten Frequenzbandes. Da die beweglichen Stationen auf einem von allen zugeordneten Kanälen arbeiten müssen, wird die bewegliche Anlage sehr teuer. Wenn eine bewegliche Station die Grenze zwischen benachbarten Funkzonen überfährt, muß sie von einem Radiokanal auf den anderen umschalten, so daß die übertragung zeitweilig unterbrochen sein kann; das heißt, es wird ein Rauschen erzeugt, und die Übertragung kann wegen des Ausfalls beim Umschalten von einem Kanal auf den anderen vollständig unterbrochen werden.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden ist die Kombination des sogenannten SCPC-Systems, des Raumaufteilungssystems und des dynamischen Kanalzuordnungssystems vorgeschlagen worden. Die bewegliche Funksteuerstation, welche alle die Zonenstationen steuert, legt fest, wann eine übertragung begonnen wird, legt ferner die Sende- und Empfangskanäle einer beweglichen Station anhand der Radio .kanäle in einer Radiozone, mit welchen die beweglich e Station verbunden zu werden wünscht.und die in der benachbarten Funkzone verwendeten Kanäle fest. "Wenn die be-

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wegliche Station, welche auf einem der zugeordneten Kanäle überträgt_/die Grenzen der benachbarten Funkstationen überfährt, brauchen die zugeordneten Kanäle nicht geändert zu werden, da die feststehende Station in der nächsten Funkzone ihre Sende- und Empfangsfrequenzen auf die umschaltet, die der beweglichen Station zugeordnet sind. Da alle zugeordneten Kanäle in jeder Funkzone verwendet werden können, wie oben beschrieben ist, sind die Teilungsverluste auf ein Minimum herabgesetzt. Ferner kann die FrequenzZuordnung ohne weiteres entsprechend den Änderungen in der Verkehrsdichte durchgeführt werden, welche sich von Zeit zu Zeit in jeder Funkzone ändert. Infolgedessen reicht es aus,eine bewegliche Station mit einer minimalen Kanalumschaltmöglichkeit zu schaffen, so daß eine beträchtliche Kostenminderung bei beweglichen Stationen erhalten werden kann. Wenn darüber hinaus die bewegliche Station von einer Zonenstation auf die andere übergeht, schaltet die nächste Leitstation die Sende- und Empfangskanäle auf die um, die von der ankommenden beweglichen Station verwendet werden ^rwdaß eine augenblickliche Übertragungsunterbrechung infolge des Ausfalls beim Kanalumschalten vollständig beseitigt werden kann (siehe IEEE Spectrum, Bd.8, Nr. 7, Juli 197t, Stn. 28 - 36.)

Damit jede der ortsfesten Stationen gleichzeitige Übertragungen auf einer Anzahl Kanäle außerhalb der ganzen zugeordneten Kanäle in Abhängigkeit von der Verkehrsdichte in jeder Zone duchfuhren kann, müssen die Mehrkanalsender und -empfänger mit einem Antennensystem verbunden werden, wobei die Anzahl der

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Sender und Empfänger von der Verkehrsdichte abhängt. Wenn jeder Sender-Empfänger mit einer unabhängigen Antenne verbunden wird, werden die Kosten für den Aufbau einer feststehenden Station unzulässig hoch.

Verschiedene gemeinsame Antennensysterne sowohl für die Übertragung als auch den Empfang, welche wirtschaftlich brauchbar sind, sind bereits geprüft und untersucht worden, aber bisher ist noch kein gemeinsam verwendbares Sendeantennensystem mit einer augenblicklichen Frequenz oder Kanalumschaltung wegen der Antennenverluste und der nachteiligen nichtlinearen Kenndaten vorgeschlagen worden.

Gemäß der Erfindung soll daher ein Sender-Multiplexsystern für ein bewegliches Übertragungssystem geschaffen werden, bei welchem die Veränderung beim Sendeausgang vermieden werden kann, selbst wenn die Sendefrequenz eines Senders momentan auf eine andere Sendefrequenz in dem dem beweglichen übertragungssystem zugeordneten Frequenzband umgeschaltet wird, wobei die gemeinsamen Verluste und die nichtlineare Verzerrung auf ein Minimum herabgesetzt werden können und ein gemeinsames Antennensystem mit einer Anzahl Mehrkanalsender verwendet werden kann.

Die Erfindung schafft ein Sender-Multiplexsystem für ein bewegliches (Land-) Übertragungsystem mit einem Antennensystem mit einer Anzahl Antennenelemente, die entsprechend angeordnet sind, um gegenseitige Störungen zu vermeiden, oder mit einer Antennen-

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fläche und mit einer Anzahl Primärstrahler, die jeweils einen unabhängigen Eingang haben und so angeordnet sind, um eine gegenseitige Störung zu vermeiden, oder mit einer Anzahl Antennenflächen, welche zusammengefaßt werden, um eine Antennenrückstrahlungsfläche zu bilden, und an welcher über Verzweigungskopplungseinrichtungen eine Anzahl Eingänge angelegt werden, um so eine gegenseitige Störung zu vermeiden, mit einer Anzahl Sender-Multiplexer, die über ein Speiseleitungssystem mit dem gemeinsamen Antennensystem verbunden sind, mit einer Anzahl Bandpaß .filter und einer Verzweigungseinrichtung, um eine Anzahl Eingänge der Bandpaßfilter zusammenzufassen, wobei der Ausgangsanschluß mit einem der Anzahl Eingangsanschlüsse des Antenntensystems verbunden ist.

Bei der Erfindung weist somit ein gemeinsames Sendeantennensystem für eine ortsfeste Station eines beweglichen Ubertragungssystems, das einem beweglichen Land- Telefonsystem entspricht, ein Antennensystem mit einer Anzahl Eingangsanschlüssen, welche entsprechend angeordnet sind, um eine gegenseitige Funksignalstörung zu vermeiden, eine Anzahl Sendermultiplexer mit einer Anzahl Bandpaßfilter und einer Verteilereinrichtung zum Zusammensetzen der Ausgänge der Bandpaßfilter, wobei der Ausgangsanschluß mit einem der Eingangsanschlüsse des Antennensystems verbunden ist, und eine Anzahl Sendergruppen auf, die jeweils mit dem Ausgang der Bandpaßfilter verbunden sind. Die Durchlaßbandbreite der Bandpaßfilter in den Sender-Multiplexern sind so gewählt, daß wenn sie in der Reihenfolge ihrer Durchlaßband-

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breiten angeordnet sind,die ganze Frequenzbandbreite des beweglichen Übertragungssystems/ die der Übertragung der ortsfesten Station zugeordnet ist, durch diese Durchlaßbandbreite überdeckt werden kann. Die Sendergruppen weisen eine automatische Frequenzabstimmung eines Mehrfunkkanals auf/ der alle Radiokanäle in den Durchlaßbandbreiten der Bandpaßfilter in dem Sender-Multiplexer übertragen kann. Infolgedessen ist ein bewegliches übertragungssystem geschaffen, bei welchem die Übertragungskanäle augenblicklich geschaltet werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die FrequenzZuordnung in dem System mit einem einzigen Kanal pro Träger, dem sogenannten SCPC-System;

Fig. 2 die Anordnung und den Aufbau des Kanto-Bereichs in welchem ein System mit kleinen Bereichen oder kleinen Funkzonen verwendet ist;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Sender-Multiplexsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 4 verschiedene bei der Erfindung verwendete Antennen; Fig. 5 die Kanalzuordnungen bei der Erfindung;

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Fig. 6 ein Blockschaltbild einer ersten Aus führung s form des Sender-Multiplexsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 7 und 8 Blockschaltbilder von zweiten bzw. dritten Ausführungsformen;

Fig. 9 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig.10 ein Blockschaltbild einer Schaltmatrix.

In Fig. 1 sind die einem beweglichen Landübertragungssystem zugeordneten Funkkanäle mit einem 800 MHz-Frequenzband dargestellt. Das zugeordnete Frequenzband ist in ein Sendeband B und ein Empfangsband A der ortsfesten Stationen (d.h. die Empfangsbzw. Sendebänder der beweglichen Stationen) aufgeteilt. Diese Bänder A und B sind in eine Anzahl Kanäle mit einem schmalen Band von beispielsweise 25 kHz unterteilt.

In Fig. 2 ist die Anordnung und der Aufbau des beweglichen Funkübertragungssystems dargestellt, das in eine große Anzahl kleiner Bereiche oder Funkzonen unterteilt ist, welchen in Abhängigkeit von der Verkehrsdichte in dem Kanto-Qebiet in Japan eine Anzahl Kanäle zugeordnet ist. Bei dem einen festen Funkkanal zuordnenden System ist der durch durchgehende Linien umschlossene Bereich ein Grundblock, der aus einer vorbestimmten Anzahl von Funkzonen besteht, denen jeweils eine vorbestimnvfce Anzahl ver-

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schiedener Radiokanäle zugeordnet ist. Die kreisförmigen Funkzonen haben einen Radius von 5 bis 10 km und der durch ein weißes Quadrat gekennzeichneten ortsfesten Station sind Radiokanäle n* bis n..„ zugeordnet, welche im allgemeinen 50 bis 100 sind. Die einer der Funkzonen in dem Grundblock zugeordneten Radiokanäle können einer Funkzone außerhalb des Grundblocks in der Weise zugeordnet werden, daß es zu keinen Störungen zwischen den zwei Zonen kommt. Selbst wenn der Sendebereich größer wird, kann er infolgedessen in ausreichender Weise mit den zugeordneten Kanälen (Fig. I) überdeckt werden.

Anhand von Fig. 3 wird der der Erfindung zugrundeliegende Gedanken im einzelnen beschrieben. Ein Sender-Multiplexsystem für ein bewegliches Landübertragungssystem gemäß der Erfindung weist im allgemeinen ein AntennensystemiOO mit einer Anzahl Eingangsanschlüsse, welche, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird, nicht zu irgendwelchen Störungen führen, ein Speiseleitungssystem 200, einen Übertragungsmultiplexer mit einer Verteilereinrichtung- 321 mit einem Ausgangsanschluß und einer Anzahl Eingangsanschlüsse, die mit einer Anzahl Bandpaßfilter 322 verbunden sind, und eine Sendergruppe 400 mit einer Anzahl Sender 401 auf, die jeweils mit den Eingangsanschlüssen der Bandpaßfilter 322 verbunden sind. In Fig. 3 ist nur ein Übertragungsmultiplexer 320 dargestellt.

Das Bandpaßfilter 322 weist ein Element, beispielsweise einen Hohlraumresonator mit einer hohen FrequenzSelektivität auf, und

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ist auf die Sendefrequenz des entsprechenden Senders 401 abgestimmt. Die elektrische Länge von dem Bandpaßfilter 322 zu der Verteilereinrichtung 321 und die Frequenzcharakteristik des Bandpaßfilters 322 sind so gewählt, daß die Impedanz, zurückgesehen auf die Verbindung zwischen dem Bandpaßfilter 322 und der Verteilereinrichtung 321, nur an den Ausgang der Verteilereinrichtung 321, aber nicht an dieübrigen Bandpaßfilter 322 angepaßt ist. Infolgedessen können die Ausgänge von den Sendern 401 durch die Verteilereinrichtung 321 multiplex bzw. im Mehrkanalbetrieb betrieben werden und über das Speiseleitungssystem 200 und das Antennensystem 100 abgestrahlt werden.

In Fig. 3 sind drei weitere Übertragungsmultiplexer und Sendergruppen, die im Aufbau und ihrer Arbeitsweise den vorstehend beschriebenen entsprechen, über das Speiseleitungssystem 200 mit dem Antennensystem 300 verbunden. Die zugeführte Eingangsleistung einer der Eingangsanschlüsse des Antennensystems 100 wird nur in den Raum abgestrahlt, aber die Leistung, die über das Antennensystem 100 an den übrigen Eingangsanschlüssen zu sehen ist, bzw. aufgenommen wird, ist nicht vollständig angekoppelt. Darüber hinaus ist die Übertragungs- bzw. Durchlaßoder die Strahlungscharakteristik des Antennensystems 100 von irgendeinem der Eingangsanschlüsse her gesehen dieselbe, so daß die Ausgänge von den vier übertragungsmultiplexern 320 gleich abgestrahlt werden können·

In Fig. 4 sind die Grundanordnungen des Antennen sy stems 100 dar-

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gestellt. In den Zeilen A und B sind rundstrahlende bzw. Richtantennen dargestellt. In den Spalten I und II sind unabhängige bzw. integrierte Antennen dargestellt. Die A-I-Antennen oder unabhängige rundstrahlende Antennen sind beispielsweise Wendelantennen, Andrew-Antennen usw. Die B-1-Antennen oder unabhängige Richtantennen sind beispielsweise Yagi-Antennen, Parabolantennen usw. A-II-Antennen oder integrierte rundstrahlende Antennen sind solche, welchen die Antenneneingänge über eine Anzahl Hybridkopplungseinrichtungen jeder der inehrf achreflektierenden Flächen zugeführt werden, wie im einzelnen nachstehend noch beschrieben wird. B-II-Antennen oder integrierte Richtantennen sind solche, bei denen Primärstrahler mit jeweils unabhängigen Eingangsanschlüssen vor einem Hauptreflektor in der Weise angeordnet sind, daß es zu keiner Störung kommt.

In der erstenAusführungsform gemäß der Erfindung ist die Durchlaßbandbreite J^ B des Bandpaßfilters gleich oder größer als der Wert, bei welchem eine Hochfrequenzbandbreite B für eine ortsfeste Station, die in dem beweglichen Funkverkehrssystern sendet, durch das Produkt der Zahl n„ des mit einem Antennensystem 100 verbundenen übertragungsmultiplexers 200 und der

Zahl n_ der mit jedem der übertragungsmultiplexer 320 verbungeteilt ist

denen Bandpaßfilter 322; das Frequenztrennintervall ^B zwischen benachbarten Bandpaßfiltern in jedem der Übertragungsmultiplexer 320 ist gleich oder kleiner dem Wert, bei welchem die Hochfrequenzbandbreite B durch die Zahl n_, der Bandpaßfilter 322 geteilt ist, und das Frequerztrennintervall A B^ zwi-

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sehen den Bandpaßfiltern 322/ die der Reihenfolge des Frequenzbandes benachbarter Übertragungsmultiplexer entsprechen, ist gleich oder kleiner als die Bandpaßbreite ^ B des Bandpaßfilters 322. Wenn infolgedessen eine Anzahl Bandpaßfilter 322 einer Anzahl übertragungsmultiplexer 320 in der Reihenfolge dieser Frequenzen angeordnet ist, wird ein Teil der gesamten hochfrequenten Bandbreite B des beweglichen Übertragungssystems bei der übertragung von der ortsfesten Station aus durch die Durchlaßbandbreite J\ B von einem oder mehreren Bandpaßfiltern 322 überdeckt.

Der oben angeführte Sachverhalt läßt sich durch die folgenden Gleichungen darstellen:

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In Fig.5 sind diese Beziehungen dargestellt, wenn das bewegliche Übertragungssystem dem Sendeband oder -bereich B von 25,6MHz in dem 80OMHz-Bereich zugeordnet wird, wobei die Sendebandbreite B von 25,6MHz 1024 Kanälen mit jeweils einer Bandbreite von 25kHz entspricht. Die Anzahl der mit dem Antennensystem 100 verbundenen Übertragungsmultiplexer 320 ist vier (n_G = 4), und die Anzahl der Bandpaßfilter 322 in jedem übertragungs-Multiplexer 320 ist 1, 2, 4, 8 oder 16 (= n_r) .

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Die Kanalzahlen von 1 bis 1024 sind in der oberen Zeile angegeben. Die Zeilen 4, 8, 16, 32 und 64 zeigen die Beziehungen zwischen den Durchlaßbereichen der Bandpaßfilter 322 in jedem Übertragungsmultiplexer 322 und deren Bandbreiten mit dem Produkt von n„ und n^ als einem Parameter.

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Wie aus den Gl.'en (1) bis (3) und aus Fig.5 zu ersehen ist, kann, wenn die Sendefrequenz jedes der Sender 401, die jeweils mit den entsprechenden Bandpaßfiltern 322 verbunden sind, in dem Durchlaßbereich ^ B des entsprechenden Bandpaßfilters liegt, dieser Sender 301 irgendeinem Kanal zugeordnet werden kann. Wenn jeder der Sender 401 auf einen der 1024 Kanäle abgestimmt werden kann, kann die Sendefrequenz augenblicklich geändert werden.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu ersehen, daß die Sender 401, deren Zahl höher ist als das Produkt n„x n_ (wobei n^ die Anzahl der Übertragungsmultiplexer und n_, die Anzahl der Bandpaßfilter 322 in jedem Multiplexer 320 istl,das Antennensystem 100 gemeinsam verwenden können. Das heißt, der Sender 401 kann auf einen Kanal innerhalb der Bandbreite B der ortsfesten Station des beweglichen übertragungssystems umgeschaltet werden, und die Sender 401, deren Anzahl mindestens gleich (η,, χ n_) ist, können das Sender-Multiplexsystem in dem bewegliehen übertragungssystem verwenden.

Anhand von Fig.6 bis 10 wird eine bevorzugte Ausführungsform

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eines Sender-Multiplexsystems beschrieben. In Fig.6 weist das Rundstrahlantennensystem 100 vier Antennenflächen 111 bis 114 auf, die so angeordnet sind, daß die horizontal gerichteten Hauptstrahlen jeweils in einem Abstand von 90 angeordnet sind. Hybridkopplungsanordnungen 121 und 122 haben jeweils zwei Ausgangsanschlüsse, die mit den Eingangsanschlüssen der Antennenflächen 111 bis 114 verbunden sind. Die Hybridkopplungsanordnung 121 weist zwei Eingangsanschlüsse auf, welche jeweils mit einem Ausgangsanschluß von Hybridkopplungsanordnungen 123 und 124 verbunden sind. In ähnlicher Weise weist die Hybridkopplungsanordnung 123 zwei Eingangsanschlüsse auf, welche mit den anderen Eingangsanschlüssen der Kopplungsanordnungen 123und 124 verbunden sind. Die Hybridkopplungsanordnung 123 weist zwei Eingangsanschlüsse auf, welche mit ersten und zweiten übertragungsmultiplexern 300 über das Speiseleitungssystem 200 verbunden sind. In ähnlicher Weise weist die Hybridkopplungsanordnung 124 zwei Eingangsanschlüsse auf, die über das Speiseleitungssystem 300 mit dritten und vierten übertragurigsmultiplexern 300 verbunden sind.

Die in üblicher Weise ausgeführten Hybridschaltungen 121 bis 124 werden in feststehenden Mikrowellenübertragungs systemen verwendet und können auf Parameternetzwerke einschließlich magischen T-jRinghybrid-Schaltungen, Bandleitungen usw. aufgeteilt werden.

Der Ubertragungsmultiplexer 300 kann dem oben beschrieben MuI-

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tiplexer 320 entsprechen. In der Praxis weist er einen Sende- und Empfangsmultiplexer 310 auf, wobei ein erster Anschluß eines Zirkulators oder Ringleiters 311 mit drei Anschlüssen über das Speiseleitungssystem 200 mit einem der Eingangsanschlüsse der Hybridkopplungsschaltung 123 verbunden ist. Ein zweiter Anschluß des Zirkulators, welcher einem Ausgangsanschluß entspricht, wenn der erste Anschluß ein Eingangsanschluß i?t, ist mit einem Empfangsbandpaßfilter 312 verbunden. Ein dritter Anschluß des Zirkulators 311, welcher ein Eingangsanschluß ist, wenn der erste mit dem Speiseleitungssystem verbundene Anschluß ein Ausgangsanschluß ist, ist mit einem Sendebandpaßfilter 313 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Übertragungsmultiplexers 320,der an anderer Stelle im einzelnen beschrieben worden ist, ist mit dem Eingangsanschluß des Sendebandpaßfilters 313 verbunden. Auf diese Weise kann das Antennensystem sowohl für Senden als auch für Empfang verwendet werden.

Der Zirkulator oder Ringleiter 311 mit drei Anschlüssen ist in übiicher Weise aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt.

Die hochfrequente Signalwelle, die mittels einer der Antennenflächen 111 bis 114 des Antennensystems 110 empfangen wird, wird über eine der Hybridkopplungsschaltungen 120 und 122, die beiden Hybridkopplungsschaltungen 123 und 124, das Speiseleitungssystem 200, den Zirkulator 311 und das Empfangsbandpaßfilter 312 an einen nicht dargestellten Empfänger in einer

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ortsfesten Station übertragen. Der Ausgang des Übertragungsmultiplexers 320 wird dann über den Zirkulator 311, das Speiseleitungssystem 200, eine der Hybridkopplungsschaltungen 123 oder 124 und die beiden Hybridkopplungsschaltungen 121 und 122 an die Antennenflächen 111 bis 114 übertragen.

Bei einem Antennensystem 100, einer Anzahl übertragungsmultiplexer und einer Anzahl Mehrkanalsender kann die Übertragung auf einem der Kanäle in dem zugeordneten Übertragungsband durchgeführt werden. Da nur ein Sender 401 mit dem Bandpaßfilter verbunden ist, kann nur einer der diesem Bandpaßfilter zugeordneten Kanäle zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführugnsform der Erfindung sind eine Anzahl Mehrkanalsender mit jedem der Bandpaßfilter . verbunden.

In Fig.7 ist eine Anzahl Mehrkanalsender 402 über eine Energieankopplungseinrichtung oder einen Multiplexer 406 mit einem gemeinsamen Verstärker 404 verbunden, welcher seinerseits mit dem Bandpaßfilter 322 in dem Übertragungsmultiplexer verbunden ist. Die Energxeankopplungseinrichtung oder der Multiplexer 403 hat die Aufgabe, die Ausgänge von den Mehrkanalsendern 402 multiplex bzw. im Mehrkanalbetrieb zu betreiben, und der gemeinsame Verstärker 404 verstärkt den schwachen Ausgang der Energieankopplungseinrichtung oder des Multiplexers 403, um so den gemeinsamen durch den Energiemultiplexer oder die Kopplungsanordnung 403 hervorgerufenen Verluste auszugleichen, so

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daß die Eingänge an dem gemeinsamen Antennenübertragungsmultiplexer 302 von den Mehrkanalsendern 402 aus auf demselben Pegel gehalten werden können, wenn nur ein Sender mit dem Multiplexer 320 verbunden ist.

Der Energiemultiplexer oder die Ankopplungseinrichtung 403 ist aus Hybridkopplungsschaltungen der vorbeschriebenen Art aufgebaut und kann frei von Einflüssen der Sendefrequenzen des Senders 402 gemacht werden. Der gemeinsame Verstärker 402 kann beispielsweise ein A-Verstärker sein, welcher frei von nicht linearen Verzerrungen ist. Aus technischen Gründen ist die Anzahl der mit einem gemeinsamen Verstärker 404 verbundenen Sender 402 begrenzt.

Als nächstes wird eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung anhand der Fig.8 beschrieben. Zwei Mehrkanalsender 402 mit hohem Ausgang sind mit zwei Hybridkopplungsanordnungen 406 bzw. 407 verbunden, welche ihrerseits mit einer Hybridkopplungsanordnung 405 verbunden sind, welche wiederum mit dem Bandpaßfilter 322 in dem Übertragungsmultiplexer 320 verbunden ist. Die Hybridkopplungsanordnungen 405 bis 407 sind auch mit künstlichen Hochleistungsbelastungen DL verbunden.

Die Ausgänge der Mehrkanalsender 408 sind so hoch, daß die Betrieb sdämpfung der Energiekopplungsanordnung, die aus den Hybridkopplungsschaltungen 405 bis 407 besteht, ausgeglichen werden kann» Wenn beispielsweise vier Sender 408 angeschlossen

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sind, ist ein Ausgleich für mindestens das Vierfache (bdB) erforderlich.

Da die Sender 408 zur selben Zeit entsprechende Kanäle verwenden, kommt, es zu keiner Störung infolge von nichtlinearen Kenndaten der Sender 408. Folglich kann ein C-Verstärker verwendet werden, so daß die in Fig.8 dargestellte Ausführungsform leichter als die in Fig.7 wiedergegebene Ausführungsform ausgeführt werden kann.

Obwohl der gemeinsame Verstärker 404 und die Mehrkanalsender 402 mit niedrigem Ausgang in der in Fig.7 wiedergegebenen Ausführungsform verwendet sind, werden die Hybridkopplungsschaltungen 405 bis 407 und die Mehrkanalsender 408 mit hohem Ausgang in der in Fig.8 dargestellten Ausführungsform verwendet. Wegen der Grenze bezüglich des maximalen Ausgangs infolge der nichtlinearen Kenndaten des gemeinsamen Verstärkers 402 in der in Fig.7 dargestellten Ausführungsform oder wegen der Begrenzung auf den maximalen Ausgang der Mehrkanalsender 408 mit hohem Ausgang beträgt die Grenze bezüglich der Anzahl der mit einem übertragungssystem verbundenen Sender vier. Da jedoch die Bandpaßfilter 322 in dem Übertragungsmultiplexer 320 vorgesehen sind, können vier der dem Bandpaßfilter 322 zugeordneten Kanäle gleichzeitig zur Übertragung verwendet werden. Dies ist äquivalent zu dem kleineren Abstand zwischen den in derselben Sendegruppe 400 verwendeten, benachbarten Kanälen.

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Wenn die Sendergruppe 400, wie sie in Fig.7 oder 8 dargestellt ist, mit dem Bandpaßfilter 322 in dem übertragungsmultiplexer 320 der in Fig.3 oder 6 dargestellten Art verbunden ist, können (n_Q χ n_c χ η ) (wobei n_& die Anzahl der mit dem gemeinsamen Verstärker 404 verbundenen Sender und in Fig.7 oder 8 vier ist? Sender gleichzeitig auf einen der Kanäle des zugeordneten Sendebandes mit dem gemeinsamen Antennensystem 100 geschaltet werden.

Nunmehr soll in einer der in Fig.2 dargestellten Zonen oder Bereiche die Anzahl der Teilnehmer oder der beweglichen Einheiten und die Verkehrsdichte so sein, daß es ausreicht, nur einen Sender mit jedem der in Fig.3 oder 6 dargestellten Bandpaßfilter zu verbinden. Mit derselben Anzahl Sender kann dann zur gleichen Zeit die Anzahl der Nachrichtenübertragungen über ein Bandpaßfilter weiter erhöht werden, wenn eine Sendergruppe, wie anhand von Fig.9 noch beschrieben wird, verwendet wird.

In Fig.9 weist die Sendergruppe 400 die gemeinsamen, anhand von Fig.7 beschriebenen Verstärker 404 auf. Jeder der gemeinsamen Verstärker 404 ist mit einem Frequenzumsetzer 409 verbunden, welcher das niederfrequente Signal in das hochfrequente Signal umsetzt, dessen Frequenz in dem Sendeband liegt. Dieser Frequenzumsetzer 409 ist mit einer Energiekopplungsanordnung 410 verbunden, welche die schwachen Ausgänge der niederfrequenten Signale ankoppelt. Eine Schaltermatrix 412 ist zwischen eine Anzahl derartiger Energiekopplungsanordnuncen 410 und

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eine Anzahl niederfrequenter Mehrkanalsender 411 niedriger Leistung geschaltet. Da die Sender 411 über die Frequenzumsetzer 409 verbunden sind, kann jeder Sender 411 auf einen der Kanäle abgestimmt werden/ die jedem Bandpaßfilter 322 in dem Ubertragungsmultiplexer zugeordnet sind.

In Fig.10 ist der Aufbau der Schaltermatrix 412 dargestellt. Hierbei ist eine Anzahl von η Schaltern S in Reihe geschaltet, und eineAnzahl von m Schalterzeilen sind vorgesehen. Der am weitesten rechts liegende Schalter S in jeder Spalte ist mit einem Widerstand R verbunden, während der links liegende Schalter mit der Energiekopplungsanordnung 410 verbunden ist. Die Schalter in jeder Spalte sind parallel zu dem Sender 411 geschaltet.

Die Grundanordnung dieser Schaltermatrix 412 bleibt unverändert, unabhängig davon, ob die niederfrequenten Mehrkanalsender 411 oder die hochfrequenten Mehrkanalsender verwendet werden. Bei den hochfrequenten Mehrkanalsendern werden die Frequenzumsetzer 409 weggelassen; statt der niederfrequenten Energieankopplungsanordnung 410 müssen hochfrequente Energiekoppler verwendet werden, und die Schalter S sind Schalter mit koaxialen mechanischen Kontakten oder Zirkulatorschaltern. Die Schalter S müssen miteinander über koaxiale Kabel verbunden sein, und die Werte der Widerstände R müssen entsprechend gewählt werden.

Bei den niederfrequenten Mehrkanalsemdern kann ein herkömmli-

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ches Kreuzschienensystem oder eine elektronische Schaltanordnung mit Diodenschaltern verwendet werden.

Als nächstes wird die Arbeitsweise der in Fig.9 und 10 dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Im Falle einer übertragung wird einerder Sender 411 erregt und angeschaltet und die Schaltanordnung oder Matrix 412 wird so in Betrieb gesetzt, daß der angeschaltete Sender 411 mit einem nicht benutzten der vier Eingangsanschlüsse der Energiekopplungsanordnung 410 verbunden werden kann, welche ihrerseits mit dem Bandpaßfilter 312 verbunden ist, welches den nicht benutzten Kanal oder entsprechende Kanäle aufweist. Da die Energiekopplungsanordnung 410, wie oben beschrieben, über den Frequenzumsetzer 209 mit dem Bandpaßfilter 322 verbunden ist, wird das Signal, dessen Frequenz in dem dem Bandpaßfilter 322 zugeordneten Frequenzband liegt, an letzteren angelegt. Bei einem Hochfrequenzsender kann der Frequenzumsetzer 409 entfallen, wie vorstehend bereits ausgeführt ist. Der Ausgang des Frequenzumsetzers wird durch den gemeinsamen Verstärker 404 verstärkt und an das Bandpaßfilter 322 in dem gemeinsamen Antennenübertragungsmultiplexer 320 angelegt (siehe Fig.3 oder 6).

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß die Sender 411,deren Gesamtanzahl gleich den in Fig.3 oder 6 dargestellten Sendern ist, wahlweise mit mehr als einem Bandpaßfilter verbunden werden können.

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Claims

DR. BERG BIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DIl. BR. SANDMAIR PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86 2844776 Anwaltsakte: 29 541' Patentansprüche

1.] Sender-Multiplexsystem für ein bewegliches übertragungssystern, gekennzeichnet durch ein Antennensystem (100) mit einer Anzahl Eingangsanschlüsse , wobei die Eingangsleistung von einem der Anschlüsse an den Raum abgestrahlt wird, aber nicht vollständig bezüglich der übrigen Eingangsanschlüsse angekoppelt ist, und wobei die Strahlungskenndaten ,von einem der Eingangsarischlüsse aus gesehen, alle gleich sind; durch eine Anzahl Übertragungsmultiplexer (320), die über ein Speiseleitungssystem (200) mit den Eingangsanschlüssen des Antennensystems (100) verbunden sind, wobei jeder der übertragungsmultiplexer (320) eine Anzahl Bandpaßfilter (322): und eine Verteilereinrichtung (321) aufweist, die mit den Bandpaßfiltern (322) verbunden ist, wobei der Durchlaßbereich jedes der Bandpaßfilter (322) gleich oder größer als der Wert ist, der bei der Übertragungsbandbreite der ortsfesten Station des beweglichen Übertragungssystems durch das Produkt aus der Anzahl der gemeinsamen Antennenübertragungsmultiplexer und der Anzahl der

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β (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Banlc München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70O1008O)

Bandpaßfilter in jedem der Ubertragungsmultiplexer geteilt ist, wobei das Frequenztrennintervall zwischen benachbarten Bandpaßfiltern in jedem der gemeinsamen Antennenübertragungsmultiplexer gleich oder kleiner dem Wert ist, der bei der Übertragungsbandbreite durch die Anzahl der Bandpaßfilter in jedem der gemeinsamen Antennenübertragungsmultiplexer geteilt ist, und das Frequenztrennintervall zwischen den entsprechenden Bandpaßfiltern in den benachbarten Übertragungsmultiplexern gleich oder kleiner als der Durchlaßbereich der Bandpaßfilter ist, wobei, wenn alle Bandpaßfilter in der Reihenfolge ihrer Frequenzen oder Durchlaßbereiche angeordnet sind, eine Stelle in der Übertragungsbandbreite in dem Durchlaßbereich zumindest eines Bandpaßfilters liegt, und wobei die Sendergruppe eine Anzahl Mehrkanalsender aufweist, die jeweils auf einem der Kanäle arbeiten, die dem entsprechenden Bandpaßfilter in jedem der ubertragungsmultiplexer zugeordnet sind.

2. Sender-Multiplexsystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß das Antennensystem (100) eine Anzahl unabhängiger Antennen aufweist, die jeweils dieselbe Strahlungscharakteristik aufweisen und so angeordnet sind, daß von einem Eingangsanschluß der unabhängigen Antenne her gesehen keine gegenseitige Störung auftreten kann.

3. Sender-Multiplexsystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß das Antennensystem (100) eine reflektierende Fläche und eine Anzahl Primärstrahler aufweist, welche die-

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selbe Strahlungscharakteristik haben und welche so angeordnet sind, daß . von einem Eingangsanschluß an dem Primärstrahler her gesehen keine gegenseitige Störung auftritt.

4. Sender-Multiplexsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem (100) vier Äntennenflachen (111 bis 114) aufweist, die so angeordnet sind,daß ihre horizontalen Hauptrichtstrahlen in einem Winkelabstand von 90 zueinander angeordnet sind, um dadurch ein künstlich geschaffenes Mehrfachstrahlungsdiagramm einer kombinierten Rundstrahlantenne zu schaffen, wobei jede Antennenfläche vier Ausgangsanschlüsse aufweist, die mit zwei Eingangsanschlüssen einer ersten bzw. zweiten Hybridkopplungsanordnung (121, 122) verbunden sind, wobei die erste Kopplungsanordnung (121) zwei Eingangsanschlüsse aufweist, von welchen einer mit einem Eingangsanschluß einer dritten Hybridkopplungsanordnung (123) und der andere mit einem Ausgangsanschluß einer vierten Hybridkopplungsanordnung (124) verbunden ist und wobei die zweite Hybridkopplungsanordnung (122) zwei Eingangsanschlüsse aufweist, welche mit den anderen Ausgangsanschlüssen der dritten bzw. vierten Kopplungsanordnung (123, 124) verbunden sind, und die dritten und vierten Hybridkopplungsanordnungen (123, 124) jeweils zwei Eingangsanschlüsse aufweisen, so daß infolgedessen vier Eingangsanschlüsse der dritten und vierten Hybridkopplungsanordnungen (123, 124) die Eingangsanschlüsse des Antennensystems (100) sind.

5. Sender-Multiplexsystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n-

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zeichnet, daß das Bandpaßfilter (322) in jeder der Übertragungsmultiplexer (320) einen Hohlraumresonator aufweist.

6. Sender-Multiplexsystem.nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß eine Sendergruppe (400) mit einer Anzahl Mehrkanalsender (401) jeweils mit dem Eingangsanschluß jedes der Bandpaßfilter (322) in jedem der gemeinsamen Antennenübertragungsmultiplexer verbunden ist, wobei die Mehrkanalsender (401) auf einen der den entsprechenden Bandpaßfiltern (322) zugeordneten Kanälen abstimmbar ist.

7. Sender-Multiplexsystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-σ zeichnet, daß die Sendergruppe (400) eine Anzahl Mehrkanalsender (401) aufweist, die in eine Anzahl Senderuntergruppen aufgeteilt sind, deren Anzahl gleich der Anzahl der Bandpaßfilter (322) in jedem der Übertragungsmultiplexer (320) ist, wobei jeder der Mehrkanalsender (401) einer Untergruppe auf einem der den entsprechendenBandpaßfiltern (322) zugeordneten Kanälen betrieben werden kann, und jede der Senderuntergruppen mit dem entsprechenden Bandpaßfilter über eine Hybridkopplungsanordnung verbunden ist, um die Ausgänge von den einzelnen Sendern in der Untergruppe zusammenzufassen.

8. Sender-Multiplexsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Verstärker (404) zwischen die Hybridkopplungsanordnung und das entsprechende Bandpaßfilter (322) in dem Übertragungsmultiplexer (320) geschaltet ist.

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9. Sender-Multiplexsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sendergruppe mit einer Anzahl niederfrequenter Mehrkanalsender (411), die jeweils auf einem der Kanäle arbeiten, die allen Bandpaßfiltern in dem entsprechenden übertragungsmultiplexer zugeordnet sind, wenn der Ausgang frequenz^ umgesetzt ist, mit meheren Energiekopplungsanordnungen, deren Anzahl gleich der Anzahl der Bandpaßfilter in dem entsprechenden Übertragungsmultiplexer (320) ist, mit einer Schaltmatrix (412), um den Ausgangsanschluß des ausgewählten Senders (411) mit einem ausgewählten Anschluß einer Anzahl Eingangsanschlüsse der ausgewählten Energiekopplungsanordnung (410) zu verbinden, so daß letztere eine Anzahl Ausgangssignale mit verschiedenen Frequenzen in dem Niederfrequenzbereich von den Sendern zu einem Eingangssignal zusammenfassen kann, mit einer Anzahl Frequenzumsetzer (409) , deren Zahl gleich der Zahl der Energiekopplungsanordnungen (410) ist und die mit diesen verbunden sind, um das niederfrequente Signal von der entsprechenden Energiekopplungsanordnung in das Hochfrequenzsignal umzusetzen, und mit einer Anzahl gemeinsamer Verstärker (404), deren Zahl gleich der Anzahl der Bandpaßfilter (322) in dem entsprechenden Übertragungsmultiplexer {320) ist und die zwischen die Bandpaßfilter (322) und die Energiekopplungsanordnungen (410) geschaltet sind.

10. Sender-Multiplexsystem nach Anspruch 1, gekennzei chn e t durch die Sendergruppe mit einer Anzahl hochfrequenter Mehrkanalsender, die jeweils auf einem der Kanäle arbeiten, die

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allen Bandpaßfiltern in dem entsprechenden übertragungsmultiplexer zugeordnet sind, mit einer Anzahl Energiekopplungsanordnungen, deren Anzahl gleich der Anzahl der Bandpaßfilter in dem entsprechenden übertragungsmultiplexer ist, mit einer Schaltmatrix, um den Ausgang des ausgewählten Senders mit einem ausgewählten Eingangsanschluß einer Anzahl Eingangsanschlüsse der
gewählten Energieankopplungsanordnung zu verbinden, so daß eine Anzahl Signale mit unterschiedlichen Frequenzen von einer Anzahl Sender zu einem Ausgangssignal zusammengefaßt werden kann, und
mit einer Anzahl gemeinsamer Verstärker, die jeweils zwischen
die entsprechende Energieankopplungsanordnung und das Anpaßfilter geschaltet sind.

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