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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-Empfangsstatio nen.
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Eine derartige Duplex-Sende-Empfangseinrichtung ist durch die DE-PS
27 44 212 bekannt. Dabei ist bei einer ersten Ausführungsform vorgesehen, daß in
den Empfangszweig von den binären Modulationssignalen des Senders gesteuerte elektronische
Umschalter mit zwei Eingängen und einem Ausgang geschaltet sind, deren Eingänge
mit den Ausgängen ausgangsseitig parälelliegender, auf die ZF-Kombinationsfrequenzen
des Empfangsmischers Bbgestimmter Filterkreise verbunden sind und deren Ausgänge
an einen Demodulator angeschaltet sind. Bei einer zweiten Ausführungsform sind im
Empfangszweig ein dem Empfangsmis-cher nachgeschalteter zweiter Mischer und ein
niederfrequenter Hilfsozillator eingeschaltet, der im Takt der binären Sendermodulation
über den zweiten Mischer dem Empfangssignal zugeschaltet wird und dessen Frequenz
derart gewählt ist, daß von den bei gleichemFrequenzhub für die Sende- und Empfangsfrequenzen
entstehenden drei ZF-Kombinationsfrequenzen jeweils eine Frequenz in Abhängigkeit
von der Sendermodulation eliminiert wird.
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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 Frequenzzustand
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 Sende frequenzen f1/f2. Um die beim Einoszillatorkonzept entstehenden unerwünschten
ZF-Frequenzkombinationen, die sich durch Eigenmodulation bzw. auch den dritten Frequenzzustand
f3 bei beweglichen SESen ergeben, zu eliminieren, wird durch einen zweiten 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-Sende-Empfangseinrichtung
der eingangs 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 eine ortsfeste Sende-Empfangsstation der Duplex-Sende-Empfangseinrichtung
wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch einen dritten und vierten Frequenzzustand
der beweglichen Sende-Empfangsstation zusätz-
lich zu den beiden
diskreten Modulationsfrequenzen der FSK-i4odulation (frequency shift keying) und
eine solche Lage der Oszillatorfrequenzen (f1, f2, f3, f4 bzw. f1 X f2f) der beweglichen
und ortsfesten Sende-Empfangsstationen, daß sich im Empfangszweig der ortsfesten
Sende-Empfangsstation als Träger der empfangenen digitalen FSK-Information zwei
ZF-Kombinationsfrequenzen aus den ersten beiden Frequenzzuständen ergeben, die über
ein dem Empfangsmischer nachgeschaltetes erstes ZF-Filter (Bandpaß) einem FSK-Demodulator
zugeführt werden, dem ein vom Signal der digitalen Sende-Modulation gesteuertes
digitales Netzwerk nachgeschaltet ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen,
daß im Sendeweg der ortsfesten Sende-Empfangsstation ein nur in Senderichtung wirksamer
digitaler Amplitudenmodulator angeschaltet ist, dem über einen FM-Modulator ein
zusätzliches Basisbandsignal zugeführt wird, und daß im Empfangszweig vor dem ZF-Filter
eine Signalabzweigung vorgesehen ist, in deren abzweigendem Leitungsweg ein weiteres
ZF-Filter (Bandpaß) für die Zwischenfrequenzen mit dem dritten und vierten Frequenzzustand,
ein Verstärker und ein Amplitudendemodulator eingeschaltet sind, dessen Ausgang
mit dem Ausgang eines weiteren, über einen Verstärker an den Ausgang des ersten
ZF-Filters angeschlossenen Amplitudendemodulators verbunden ist und daß der Verbindungspunkt
der beiden Amplitudendemodulatorausgänge über einen Bandpaß an einen FM-Demodulator
angeschaltet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes,
insbesondere hinsichtlich der Frequenziagen sind in den Unteransprüchen 3 bis 6
angegeben.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeipielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 Einen Frequenzplan für die beweglichen und ortsfesten
Sende-Empfangsstationen, Fig. 2 das Blockschaltbild einer ortsfesten Sende-Empfangs
station mit nur digitaler FSK-Modulation, Fig. 3 das Blockschaltbild einer ortsfesten
Sende-Empfangsstation mit zusätzlicher AM-Modulation, Fig. 4 einen Frequenzplan
der ZF-Kombinationsfrequenzen einer ortsfesten Sende-Empfangsstation und Fig. 5
einen Frequenzplan für den Betriebsbahnfunk Beim Frequenzplan nach Fig. 1 ist der
oberen Zeile das Frequenz spektrum einer beweglichen Sende-Empfangsstation (SES),
darunter das Frequenspektrum einer ortsfesten Sende-Empfangsstation (SES) dargestellt.
Die bewegliche SES hat im Sendebereich die Frequenzzuständer f2, 3, f4, die jeweils
einen Abstand von 3 b f zueinander aufweisen. Die Sendefrequenzen der ortsfesten
SES f'1, f'2 mit gegenseitigen Abstand von A f liegen gleichabstandig zwischen den
Frequenzen f1 und f2 der beweglichen SES. Für die einzelnen Frequenzen gilt dabei
folgendes: f1', f21+ f1, f2: SES sendet digitale FSK-Modualtion, sendet und empfängt
zusätzliche Sprachlntormation; f SES sendet keine, aber empfängt digitale FSK-liodulation
und sendet und empfängt zusätzliche Sprachinformation; 4: ' SES sendet keine, aber
empfängt digitale FSK-llodulation und sendet nicht, aber empfängt zusätzliche Sprachinformationen.
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Pro Funkabschnitt kann nur eine bewegliche SES digitale FSK-Modulation
absenden und gleichzeitig nur eine bewegliche SES zusätzliche S4-Modulation. Alle
übrigen SESen, z.B. nicht aufgerufene bewegliche SESen nehmen den Frequenzzustand
f4 ein.
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Durch die spezielle Anordnung der Oszillatorfrequenzen von beweglichen
und ortsfesten SESen ergeben sich für die ortsfesten SESen lediglich zwei auszuwerdende
ZF-Kombinationsfrequenzen für die digitale Ubertragung. In diesem Fall entfällt
ein zweiter Hilfsoszillator mit Mischstufe. Die Eigenmodulation der ortsfesten SES
wird durch einfache digitale Schaltmittel, die nachstehend anhand der Fig. 2 beschrieben
werden, eliminiert. Bei beweglichen SESen ergeben sich weitere ZF-Kombinationsfrequenzen
durch die Frequenzzustände f3 und f4 - zusammen mit den zu empfangenden Frequenzzuständen
f11, f2' der ortsfesten SES. Diese Frequenzkombinationen werden mit einem zweiten
Hilfsoszillator mit Mischstufe in die beiden digitalen FSK-ZF-Frequenzen fzF1 und
fZF2 umgesetzt. Die Eigenmodulation der ortsfesten und der beweglichen SES wird
in einer digitalen Schaltung nach der FSK-Demodulation eliminiert.
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Bei der gewählten Anordnung der Frequenzen f1, f2, f3' bzw. f11, f21
liegen die FSK-Information tragenden Frequenzzustände der ortsfesten SES, wie vorstehend
bereits ausgeführt,gleichabstandig zwischen denen der beweglichen SES f1 und f2.
Der Abstand zwischen 1 und f21 beträgt # f. Somit ist der Abstand zwischen f1 und
f11 sowie zwischen f2 und f21 ebenfalls # f und der zwischen f1 und f2 = 3 A f.
Somit entstehen für die ortsfesten SESen als ZF-Kombinationsfrequenzen lediglich
fZF1 = |f2' - f2| = |f1 - f1 = #f und fZF2 = |f2' - f1| = |f1' -f2| = 2 . # f
als
Träger der empfangenen digitalen FSK--Information, da von den beweglichen SESen
mit 3 und f4 keine digitale Information abgesendet wird. Die ZF-Kombinationsfrequenzen,
die sich aus f11 bzw. f2' mit f3 oder f4 ergeben, bleiben unberücksichtigt und werden
durch entsprechende ZF-Filterung eliminiert (vergleiche den Frequenzplan nach Fig.
4). Bei beweglichen SESen ist jedoch auch in den höher liegenden ZF-Kombinationsfrequenzen
fZF3 und f bzw. fzF5 und fzF6 digitale Information enthalen.
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Fig. 2 zeigt eine ortsfeste Sende-Empfangsstation mit nur digitaler
FSK-Modulation. Diese enthält im Sendezweig einen Sendemodulator 1, dem am Eingang
A die Signale der digitalen Sende-Modulation zugeführt werden, und einen Oszillator
2, beispielsweise einen Gunn-Oszillator, der mit dem einen Eingang eines dreiarmigen
Zirkulators 3 verbunden ist. An den in über tragungseinrichtung folgenden Arm des
Zirkulators 3 ist die Antenne 4 angeschlossen, die als Sende- und Empfangsantenne
dient. Die Empfangsfrequenzen f1, f2, f3, f4, gelangen von der Antenne 4 zum Zirkulator
3 und in diesem in Übertragungsrichtung zum dritten Arm.
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Dieser ist mit dem Empfangs zweig verbunden, der einen Empfangsmischer
5, einen Vorverstärker 6, ein ZF-Filter (Bandpaß) 7 für die Zwischenfrequenz fzF1
und fZF2, einen FSK-Demodulator 8 und ein digitales Netzwerk 9 enthält, dessen zweiter
Eingang-mit dem Eingang A für die Signale der digitalen Sende-ilodulation verbunden
ist. Am Ausgang des digitalen Netzwerkes 9 wird das digitale Empfangssignal entnommen.
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Von der Energie des Sendezweiges der Frequenz 1' ' f21 gelangt ein
um die Entkopplungsdämpfung des Zirkulators veringertes Signal über den in der Figur
strich-
liert eingezeichneten entkoppelten Zweig des Zirkulators
3 in den Empfangszweig und wird hier zum Mischen mit dem Empfangssignal benutzt.
Von den entstehenden Zwischenfrequenzen werden die beiden gewünschten fz und fZF2
über das ZF-Filter 7 dem FSK-Demodulator 8 zugeführt und im nachfolgenden digitalen
Netzwerk 9 ausgewertet.
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Fig. 3 zeigt eine ortsfeste Sende-Empfangsstation mit zusätzlicher
Amplitudenmodulation. über die AM-Modulation wird gleichzeitig zur digitalen FSK-Übertragung
die Einführung eines weiteren Vollduplex-Sprachkanals möglich. Hierfür ist, in Ergänzung
zur Schaltung nach Fig. 2im Sendezweig zwischen Zirkulator 3 und Antenne 4 ein weiterer,
nur in Senderichtung wirksamer Zirkulator 10 eingeschaltet, dem über einen FM-Modulator
12 und einen AM-Modulator 11 ein zusätzliches Basisbandsignal (analog oder digital)
mit dem dritten Frequenzzustand 3 zugeführt wird. Im Empfangszweig ist vor dem ZF-Filter
7 eine Signal abzweigung vorgesehen, in deren abzweigendem Leitungsweg ein weiteres
ZF-Filter (3andpaß) 13 für die Zwischenfrequenzen mit dem dritten und vierten Frequenzzustana
fZF3 und fzF4, ein Verstärker 14 und ein AM-Demodulator 15 eingeschaltet sind. Eine
weitere Signalabzweigung befindet sich hinter dem ZF-Filter 7, in deren abzweigendem
Leitungsweg ein Verstärker 16 und ein AM-Demodulator 17 eingeschaltet sind. Die
Ausgänge der beiden AM-Demodulatoren 15 und 17 sind zusammengeführt, und das gemeinsame
AM-demodulierte Signal gelangt über einen Bandpaß 18 an einen FM-Demodulator 19,
an dessen Ausgang das empfangene zusätzliche Basisbandsignal entnehmbar ist.
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Durch den digitalen Amplitudenmodulator 11 wird das Sendesignal mit
einem niederfrequenten digitalen Trägersignal der Frequenz fT getastet. Dieses Trägersignal
wird
in dem analogen oder digitalen Frequenzmodulator 12 -hierfür kann auch ein Phasenmodulator
verwendet werden -moduliert. Diese zusätzliche Modualtion erfolgt nur in den Frequenzzuständen
f1, f2 und f nicht bei f4. Das heißt,.pro Funkabschnitt wird jeweils nur eine der
beweglichen SESen entweder auf f1 und f2 - wenn sie gerade digitale FSK-Modulation
absendet - oder auf f3 zusätzlich AM-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.
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Der Empfang der zusätzlichen AM-Modulation erfolgt dagegen für alle
ortsfesten und beweglichen SESen auf allen möglichen Frequenz zuständen ihres Sendeoszillators.
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Wie also der Fig. 3 entnehmbar ist, werden für den Empfang bei ortsfesten
Sende-Empfangsstationen die Zwischenfrequenzen fzF1 und fZF2 sowie ZF3 und ZF4 über-die
betreffenden Bandpässe 7,13 getrennt auf je einen ATvl-Demodulator 17, 15 geführt
und nach der Demodulation wieder zusammengeschlossen. Die entstandene niederfrequente
Trägerfrequenz fT wird in einem Frequenz- bzw. Phasendemodulatorin die Basisfrequenzlage
umgesetzt.
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Fig. 4 zeigt den Frequenzplan der Kombinationsfrequenz einer ortsfesten
Sende-Empfangsstation-,der vorstehend bereits erläutert wurde.
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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 beinflussen.
Wie der Frequenzplan nach Fig. 5 zeigt,
liegen die Sendefrequenzen
f1, f2, f3, f4 und f1, f2' der beweglichen und ortsfesten Sende-Empfangs stationen
bezüglich ihrer Aufeinanderfolge von Funkabschnitt zu Funkabschnitt spiegelbildlich
zueinander.
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6 Patentansprüche 5 Figuren
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