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Duplex-Sende-Empfangseinrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Duplex-Sende-Empfangseinrichtung
mit nur einem Oszillator für den Sende- und Empfangszweig für ein digital moduliertes
Funksystem zur Nachrichtenübertragung zwischen-sich längs vorgegebener Strecken
bewegenden Sende-Empfangsstationen und längs dieser Strecken in vorgegebenen Abständen
angeordneten, in beiden Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangsstationen, bei
der im Empfangszweig ein dem Empfangsmischer nachgeschalteter zweiter Mischer und
ein niederfrequenter Hilfsoszillator eingeschaltet sind.
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Eine derartige Duplex-Sende-Empfangseinrichtung ist durch die DE-PS
27 44 212 bekannt. Dabei ist vorgesehen, daß der niederfrequente Hilfsoszillator
im Empfangszweig im Takt der binären Sendermodulation über den zweiten Mischer dem
Empfangssignal zugeschaltet wird und seine Frequenz derart gewählt ist, daß von
den bei gleichem Frequenzhub für die Sende- und Empfangsfrequenzen entstehenden
drei ZF-Kombinationsfrequenzen jeweils eine Frequenz in Abhängigkeit von der Sendermodulation
eliminiert wird. Der Ausgang des zweiten Mischers ist über zwei eingangsseitig~parallelliegende
Filterkreise an einen Demodulator angeschaltet.
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Bei dieser bekannten Einrichtung wird nur digitale Information im
FSK-Vollduplexbetrieb mit je einem Frequenzpaar für ortsfeste und bewegliche Sende-Empfangsstationen,
im folgenden SES, genannt, übertragen.
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Gemäß einer früheren Patentanmeldung (AZ.: P 30 15 437.1) der Anmelderin
ist bei einer solchen Duplex-Sende-Empfangseinrichtung ein dritter Frequenzustand
f3 (Ruhezustand) zwischen den Frequenzzuständen f1, f2 der beweglichen SES vorgesehen,
der von allen gerade nicht sendenden beweglichen SESen eingenommen wird. Jeweils
nur eine bewegliche SES pro Funkabschnitt sendet dabei im Takt der binären Information
auf den Frequenzen f1/f2. Um die beim Einoszillatorkonzept entstehenden unerwünschten
ZF-Frequenzkombination, die sich durch Eigenmodulation bzw. auch f3 bei beweglichen
SESen ergeben, zu eliminieren, wird durch den niederfrequenten Hilfsoszillator,
der im Takt der Eigenmodulation bzw. f3 zwischen drei verschiedenen Frequenzen umgeschaltet
wird, derart zugemischt, daß in der entstehenden zweiten ZF nur zwei zu empfangende
Frequenzzustände enthalten sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Duplex-SendelEmpfangseinrichtung
der eingang beschriebenen Art dahingehend zu erweitern, daß zusätzlich ein von der
Datenübertragung nach dem FSK-Verfahren unabhängiger Vollduplex-Sprachkanal übertragbar
ist, verbunden mit einer vorteilhafteren Anordnung der Sende-Empfangsfrequenzen.
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Für die bewegliche Sende-Empfangsstation der Duplex-Sende-Emp angseinrichtung
wird diese Aufgabe gemäß der gelös Erfindung durch einen dritten und vierten Frequeflzzustand
der beweglichen Sende-Empfangsstation zusätzlich zu den beiden diskreten Modulationsfrequenzen
der FSK-~~Modulation (frequency shift keying), eine im Empfangszweig der beweglichen
Sende-Empfangsstation nach dem Empfangsmisclier und einem nachfolgenden Vorverstärker
vorgesehene dreifach-Aufteilung des empfangenen Zi-~ Signals7-bestehend aus einer
direkten Verbindung über einen
ersten Umschalter zu einem Bandpaß
für das ZF-Signal aus den beiden diskreten Modulationsfrequenzen sowie aus zwei
eingangsseitig parallelgeschalteten, ausgangsseitig über einen zweiten Umschalter
an den mit dem niederfrequenten Hilfsoszillator verbundenen zweiten Mischer anschaltbaren.
Band-pässen, die im Fall der Aussendung des dritten oder vierten Frequenzustandes
der beweglichen Sende-Empfangsstation das ZF-Signal für den betreffenden Frequenzzustand
an den zweiten Mischer schalten und die aus der Mischung mit dem niederfrequenten
Hilfsoszillator entstandene Zwischenfrequenz über den ersten Umschalter an den Bandpaß
für das ZF-Signal aus den beiden diskreten Modulationsfrequenzen schaltet, dem ein
FSK-Demodulator und eine von den Signalen der zugleich die beiden Umschalter steuernden
digitalen Sende-Modulation gesteuerte digitale Schalteinrichtung nachgeschaltet
sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen,
daß im Sendeweg der beweglichen Sende-Empfangsstation ein nur in Senderichtung wirksamer
digitaler Amplitudenmodulator angeschaltet ist, dem ein FM-moduliertes zusätzliches
Basisbandsignal mit dem dritten Frequenz zustand zugeführt wird und daß im Empfangszweig
vor dem FSK-Demodulator eine Signalabzweigung vorgesehen ist, in deren Leitungsweg
ein Verstärker, ein Amplitudendemodulator,. ein Bandpaß und ein Frequenzdemodulator
in der genannten Reihenfolge eingeschaltet sind.
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Der Amplitudenmodulator wird dabei in vorteilhafter Weise über einen
Zirkulator in den Sendeweg angeschaltet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes hinsichtlich
der Frequenzlagen sind in den Unteransprüchen 4 bis 6 angegeben.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 das-Blockschaltbild einer beweglichen Sende-Empfangsstation
mit nur digitaler FSK-Modulation, Fig. 2 das Blockschaltbild einer beweglichen Sende-Empfangs
station mit zusätzlicher AM-Modulation, Fig. 3 einen Frequenzplan der ZF-Kombinationsfrequenzen
einer beweglichen Station Fig. 4 einen Frequenzplan für die beweglichen und ortsfesten
Sende-Empfangs stationen und Fig. 5 einen Frequenzplan für den Betriebsbahnfunk
Der Sende zweig der im Blockschaltbild dargestellten beweglichen Sende-Empfangsstation
besteht aus einem Sendemodulator 1 mit drei Eingängen A, B, C, denen die Schaltsignale
für die digitale Sende-Modulation (Eigenmodulation) und für die Frequenzzustände
f3 und 9 zugeführt werden, und einem nachfolgenden Lokaloszillator 2, der mit einem
Arm eines dreiarmigen Zirkualtors 3 verbunden ist. Uber das Ruhezustandssignal (Eingang
3) wird ein dritter diskreter Frequenzzustand des Mikrowellenoszillators (Lokaloszillator)
eingestellt. Die Sendefrequenzen f1, f2, f3, f4 des Sendezweiges gelangen über den
Zirkulator 3 an den in Durchlaßrichtung folgenden zweiten Arm, der mit der Sende-Empfangsantenne
4 verbunden ist. Im Empfangszweig der Sende-Empfangsantenne 4, die mit dem dritten
Arm des Zirkulators verbunden ist, sind ein Empfangsmischer 5 und ein Vorverstärker
6 eingeschaltet. An den Vorverstärker 6 schließt sich eine Leitungsaufteilung mit
drei Zweigen an, deren einer direkt über einen er-
sten Umschalter
12 zu einem.Bandpaß 13 für das ZF-Signal aus den beiden diskreten Modulationsfrequenzen
(fzF1, fZF2) führt und deren beiden andere an den Eingang jeweils eines ZF-Filters
(Bandpaß) 9, 10 angeschlossen sind, deren Ausgänge mit den beiden Anschlüssen eines
zweiten Umschalters 11 verbunden sind. Der Umschalter 11 ist an den mit dem Hilfsoszillator
8 verbundenen zweiten Mischer 7 angeschlossen, dessen Ausgang an den zweiten Anschluß
des ersten Umschalters 12 geführt ist. Die beiden Bandpässe 9, 10 schalten im Fall
der Aussendung des dritten oder vierten Frequenzzustandes der beweglichen Sende-Empfangsstation
das ZF-Signal für den betreffenden Frequenz zu stand (fZF3, fzF-4 bzw. fZFS' fzF6)
an den zweiten Mischer 7. Die aus der Mischung mit dem niederfrequenten Hilfsoszillator
8 entstandene Zwischenfrequenz wird über den ersten Umschalter 12 an den Bandpaß
13-für das ZF-Signal aus den beiden diskreten Modulationsfrequenzen f1, f2 geschaltet.
Dem Bandpaß 13 sind ein Verstärker 14, ein FSK-Demodulator 15 und eine digitale
Schalteinrichtung 16 nachgeschaltet. Die digitale Schalteinrichtung 16, deren Ausgang
das empfangene digitale FSK-Signal entnehmbar ist, ist zugleich mit den Eingängen
A, B, C des Sendemodulators 1 für die Schaltsignale verbunden.
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über diese digitale Schalteinrichtung 16 werden zugleich die beiden
Umschalter 11, 12 gesteuert.
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Befintë sich der hochfrequente Sendeoscillator auf dem Frequenzzustand
f1/f2, so wird das.ZF-Signal direkt auf den Bandpaß 13 für die Zwischenfrequenzen
fZF1 und fZF2 geschaltet. Im Falle der Aussendung von f3 oder f4 wird das ZF-Signal
für f3 über den Bandpaß 9 für die Zwischenfrequenzen £ZF3 und fZF4 oder für f4 über
den Bandpaß 10 für die Zwischenfrequenzen fZF5 und fZF6 an den zweiten Mischer 7
geschaltet und mit-dem Signal des Hilfsoszillators 8 gemischt. Die aus der Mischung
ent-
standene Zwischenfrequenz f'ZF1 und f'ZF2> die der betreffenden
Zwischenfrequenz fzF1 bzw. fZF2 entspricht, wird über den Umschalter 12 an den Bandpaß
13 geschaltet und nach Verstärkung im FSK-Demodulator 15 demoduliert.
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Fig. 2 zeigt eine bewegliche Sende-Empfangsstation mit zusätzlicher
AM-Modulation. Ergänzen zur Einrichtung nach Fig. 1 ist hierbei vorgesehen, dem
Sedewg einen nur in Senderichtung wirksamen digitalen Amplitudenmodulator zuzuschalten.
Hierzu ist zwischen dem Zirkulator 3 und der Sende-Empfangsantenn 4 ein weiterer
Zirkulator 17- eingeachaltet, an denen AM-Modulator 18 und ein diesem vorgeschalteter
FM-Modulator 19 angeschlossen sind, dem ein zusätzliches Basisbandsignal zugeführt
wird. Hierbei wird das Sendesignal der SES durch den digitalen Amplitudenmodulator
18 mit einem niederfrequenten digitalen Trägersignal der Frequenz fT getastet. Das
Trägersignal seinerseits wird in dem analogen oder digitalen Frequenzmodulator 19
- hierfür kann auch ein Phasenmodulator verwendet werden - moduliert. Mögliche Modulationsarten
sind FM, PM, DFN = FSK oder DPM. Diese zusätzliche Modulation erfolgt nur in den
Frequenzzuständen f1, f2 und f3, nicht bei f4.
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Somit wird pro Funkabschnitt jeweils nur eine der beweglichen Sende-Empfangsstationen
entweder auf f1 und f2 - wenn sie gerade digitale FSK-Modulation abs endet -oder
auf f3 zusätzlichAM-moduliert. Alle anderen beweglichen SESen befinden sich dabei
entweder auf f1 und f2 - Wenn sie gerade auch wieder als einzige digital FSK-moduliert
werden - oder auf f4 für alle übrigen beweglichen SESen. Der Empfang der zusätzlichen
AM-Modulation erfolgt dagegen für alle ortsfesten und bebeweglichen SESen auf allen
möglichen Frequenzzuständen ihres Sendeoszillators.
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Zum Empfang der zusätzlichen AM-Modulation ist im Empfangszweig der
Schaltung nach Fig. 2, ergänzend zu den Schaltungselementen der Einrichtung nach
Fig. 1, vor dem FSK-Demodulator 15 eine Signalabzweigung vorgesehen, in deren Leitungszweig
ein Verstärker 20, ein AM-Demodulator 21, ein Bandpaß 22 und ein FM-Demodulator
23 eingeschaltet sind. Hierbei werden also die Zwischenfrequenzen fzF1 = f'zF1 und
fZF2 = f'ZF2 gemeinsam einem AM-Demodulator zugeführt.
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Das gewonnene Trägersignal der Frequenz fT wird in dem anschließenden
Frequenz- bzw. Phasendemodulator in die Basislage (Sprach- oder Digitalsignal) umgesetzt.
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Bei beweglichen Sende-Empfangs stationen ergeben sich also weitere
ZF--Kombinationsfrequenzen durch die Frequenzzustände f3 und f4 - zusammen mit den
zu empfangenden Frequenzzuständen f'1 und f'2 der-ortsfesten Sende-Empfangs stationen.
Diese Frequenzkombinationen werden, wie vorstehend bereits erläutert, mit dem niederfrequenten
Hilfsoszillator und zweiten Mischer in die beiden digitalen FSK-Zwischenfrequenzen
fZF1 und fzF2 umgesetzt. Die Eigenmodulation der beweglichen SESen wird, wie bei
den ortsfesten SESen, in einer-digitalen Schaltung nach der FSK-Demodulation eliminiert.
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Die Frequenzen fl, f2, f3, f4 im Sendeweg der beweglichen Sende-Empfangsstation
besitzen- einen gegenseitigen Abstand von jeweils 3f. Die FSK-Information tragenden
Freqnenzzustände f'1, f'2 der ortsfesten Sende-Empfangsstationen liegen gleichabständig
zwischen denen der beweglichen Sende-Empfangsstationen f1, f2.
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Damit beträgt der Abstand zwischen f1 und f11 sowie zwischen f2 und
f2' jeweils 1f, der Abstand zwischen f1 und f2t sowie zwischen f2 und fl' jeweils
2.#f.
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Dabei entstehen also lediglich zwei verschiedene Kom-
binationsfrequenzen
anstelle von drei Kombinationsfrequenzen bei einer Ausführung gemäß der bekannten
Einrichtung. Im Gegensatz zu den ortsfesten SESen ist bei den bewegpichen SESen
auch in den ZF-KombinationsSrequenzen fzF3 und fZF4 bzw. ZF5 und ZF6 digitale Information
enthalten. Ein entsprechender Frequenzplan der ZF-Kombinationsfrequenzen ist in
Fig. 3 dargestellt. Mit dem niederfrequenten Hilfsoszillator, der im Fall der Aussendung
des Frequenzzustandes f3 bzw. f4 vorteilhaft auf,der Frequenz fZF4 + a f = fZF5
- #f - 6. #f liegt, werden die Zustände fZF3' fZF4, fZF5 und fZF6 ih die auswertbaren
Frequenzen f'ZF1 # fzF1 bzw. f'ZF2 # fZF2 umgesetzt. Mit der digitalen Schalteinrichtung
wird mit der Eigenmodulationsinformation der beweglichen SES in Kombination mit
den Einschaltsignalen für f3 bzw.
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f4 das zu empfangene digitale Signal gewonnen.
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Beim Frequenzplan nach Fig. 4 ist in der oberen Zeile das Frequenzspektrum
einer beweglichen Sende-Empfangsstation (SES)1 darunter das Frequenzspektrum einer
ortsfesten Sende-Empfangsstation (SES) dargestellt.
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Die bewegliche SES hat im Sendebereich die Frequenzzustände f1' f2,
f3, f4, die jeweils einen Abstand von 3-f zueinander aufweisen. Die Sendefrequenzen
der ortsfesten SES f'1, f'2 mit gegenseitigen Abstand von af liegen gleichabständig
zwischen den Frequenzen f1 und f2 der beweglichen SES. Für die einzelnen Frequenzen
gilt dabei folgendes: f1', f2'+ f1, f2: SES sendet digitale FSK-Modulat1On, sendet
und empfängt zusätzliche Sprachinformation; f3: SES sendet keine, aber empfängt
digitale FSK-Modulation und sendet und empfängt zusätzliche Sprachinformation; f4:
SES sendet keine, aber empfängt digitale FSK-Modulation und sendet nicht, aber empfängt
zusätzliche Sprachinformation.
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Beim Erfindungsgegenstand ist ferner eine vorteilhafte frequenzmäßige
Gruppierung mehrerer Funkabschnitte nebeneinander vorgesehen, wobei aus frequenzökonomischen
Gründen für ein System der vorliegenden Art eine möglichst geringe Frequenzbandbreite
eingenommen wird, ohne daß sich einzelne Funkbereiche gegenseitig störend beeinflussen.
Wie der Frequenzplan nach Fig. 5 zeigt, liegen die Sendefrequenzen f1, f2, f3, f4
und f1', f2' der beweglichen und ortsfesten Sende-Empfangsstationen bezüglich ihrer
Aufeinanderfolge von Funkabschnitt zu Funkabschnitt spiegelbildlich zueinander.
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6 Patentansprüche 5 Figuren
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