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Empfänger für pseudozufällig phasenmodulierte Signale
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Die Erfindung bezieht sich auf einen für ein Informationsübertragungssystem,
bei dem sendeseitig mittels einer Phasenumtastungen eines Nutzsignals erzeugenden
Pseudozufallsfolge eine Bandspreizung des Nutzsignals hervorgerufen wird, vorgesehenen
Empfänger, der zur Rückgängigmachung dieser Bandspreizung einen eine identische
Pseudozufallsfolge erzeugenden und damit einen Phasenrücktaster steuernden Code
generator und zur Konstanthaltung des Nutzsignalpegels eine von einem Regelkriterium
für den Empfangssignalpegel gesteuerte Einrichtung zur automatischen Verstärkungsregelung
(AGC) aufweist, wobei zur Synchronisation des Codegenerators auf die im empfangenen
Signal enthaltene Pseudozufallsfolge zunächst eine Codeakquisitionsphase zur Anfangssynchronisation
oder nach Synchronisationsserlust durchgeführt und danach der Synchronismus mittels
einer Regelschleife aufrecht erhalten wird.
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Bei herkömmlichen Systemkonfigurationen befindet sich die Einrichtung
zur automatischen Pegelregelung AGC (= Automatic Gain Control) des Empfangssignals,
welche zur Erzielung eines konstanten Nutzsignalpegels erforderlich ist, im Empfangsweg
vor der Phasenrücktastung, d.h. vor der Frequenzbandkompression. Um den Rücktastverlust
dabei in Grenzen zu halten, muß eine 3reitbandverstärkung extrem linear hinsichtlich
Phasen- und Amplitudengang sein. Diese Forderung führt insbesondere beim gesteuerten
AGC-Dämpfungsglied im Regelverstärkungszug wegen der kontinuierlichen
Dämpfungseigenschaften
zu größerem Aufwand bei der Entwicklung und in der Fertigung beim Abgleich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Regelstrecke der AGC-Pegelregelung
in einem Empfänger eines mit pseudozufälliger Phasenumtastung arbeitenden Ubertragungssystems
schmalbandiger auszubilden.
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Gemäß der Erfindung, die sich auf einen Empfänger der eingangs genannten
Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß die Einrichtung zur automatischen
Pegelregelung im Empfangswegschaltungsmäßig nach dem Phasenrücktaster angeordnet
ist. Durch die Erfindung ergeben sich wesentliche Vorteile, die aus der Schmalbandigkeit
des Signals ab dem Ausgang des Phasenrücktasters resultieren. Der Aufwand der Entwicklung
und in der Fertigung beim Abgleich ist erheblich geringer. Die mittels des Phasenrücktasters
vorgenommene Frequenzbandkompression in der Zwischenfrequenzlage unmittelbar nach
der Hochfrequenzstufe vermeidet Verzerrungen am bandgespreizten Signal, und die
Signaldegradation bleibt daher gering. Es entstehen somit nur kleine Rücktastverluste.
Die bislang verwendeten breitbandigen Verstärkerkaskaden sind empfindlich gegen
Rückkopplungen, da dann wegen des großen Frequenzangebotes Schwingbedingungen eher
als im schmalbandigen System wie nach der Erfindung erfüllt sind. Deshalb lassen
sich bei gleicher Verstärkung Schmalbandverstärker komprimierter aufbauen. Durch
die Erfindung ergibt sich somit eine Volumeneinsparung. Außerdem bestehen nur geringere
Anforderungen an die Dynamik der Verstärker in der AGC-Regelstrecke.
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Dies ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, denn die Eingangsstörleistung
wird durch ein am Ausgang des Phasenrücktasters normalerweise befindliches
Bandfilter
reduziert. Die gesamte Strleistung führt dann bei den herkömmlichen Schaltungen
leicht zur Übersteuerung der Regelverstärker in der AGC-Pegelregelung und damit
zu schädlichen Begrenzungseffekten.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in zwei Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 das Blockschaltbild eines mit einer Pegelregelung
nach der Erfindung ausgestatteten Empfängers, Fig. 2 das detaillierte Blockschaltbild
des in Fig. 1 dargestellten AGC-Schaltungsblocks.
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In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines gesamten Empfängers, der für
ein mit pseudozufälliger Phasenumtastung arbeitendes Nachrichtenübertragungssystem
vorgesehen ist, dargestellt. Die Verarbeitung des von einer Antenne 1 aufgenommenen
Empfangssignals beginnt in einer Hochfrequenz-Eingangsstufe 2. Die Umsetzung des
Ubertragungsfrequenzbandes auf eine Zwischenfrequenzebene geschieht ebenfalls in
der Hochfrequenz-Eingangsstufe 2 mit einem Abwärtsmischer mit integriertem Zwischenfrequenzverstärker.
Die Umsetzfrequenz wird von einem Taktoszillator 3 abgeleitet.
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Die Signalverarbeitung setzt sich im Rücktasten der im Sender erzeugten
O0/1800Phasensprünge in einem Phasenrücktaster 4 fortç Das ist die Bandkompression
für das Nutzsignal und die Bandspreizung für einen Störer, dessen spektrale Beschaffenheit
rauschähnlichen Charakter annimmt und dessen Leistung über ein breites Frequenzband
gestreut wird Man blendet nun einen Großteil der 5 Störleistung mit einem Bandfilter,
das im Phasenrücktaster 4 enthalten ist, aus und läßt
das schmalbandige
Nutzsignal ungehindert passieren.
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Auf diese Weise schafft man günstige Dynamikverhältnisse für alle
nachfolgenden Stufen. Das Phasenrücktasten, das ein Korrelationsprozess zwischen
der nutzmodulierten Pseudozufallsfolge des Empfangssignals und einer im Empfänger
nachgebildeten Pseudozufallsfolge gleichen Codes ist, verläuft dann optimal, wenn
beide Folgen synchron zueinander verlaufen und der Synchronismus mit einer Regeleinrichtung
aufrecht erhalten bleibt.
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Die Konstanz des Nutzsignalpegels gewährleistet eine Schaltung 5 zur
automatischen Verstärkungsregelung AGC, die dem Phasenrücktaster 4 gemäß der Erfindung
nachgeschaltet ist. Der Dynamikbereich der AGC-Einrichtung 6 ist der Reichweite
angepaßt und berücksichtigt die Ausbreitungsverluste in der Atmosphäre mit einer
angemessenen Reserve. Entscheidend für die Genauitkeit der Pegelregelung sind die
Schätzwerte oder Regelkriterien für die Empfangssignalpegel. Diese werden störbefreit
aus den Basisbandsignalen abgeleitet.
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Die Umsetzung des schmalbandigen Zwischenfrequenz-Signals ins Basisband
vollzieht sich in einem Basisbandmischer 6 durch Zusetzen eines im Taktoszillator
3 erzeugten Grundtakts. Die Ausgangssignale des Basisbandmischers 6 werden in einem
Matched Filter 7 einem Filterungsprozeß unterworfen. Diese Funktionseinheit beinhaltet
getaktete Integrationselemente mit umschaltbaren Integrationsintervallen, die abhängig
sind vom aktuellen Synchronisationszustand des Empfängers.
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Danach teilt sich der Signalweg auf. Die bereits detektierten Daten
fließen zu einem Demodulator 8 und von dort zu einem Nutzsignalauswerter 9. Die
Integrationsergebnisse aug dem Matched-Filter 7 werden einem
Diskriminator
10 eingegeben, der zu einer Synchronisierungsregelschleife gehdrt. Diese besteht
außer aus dem Diskriminator 10 noch aus einem Regler 11, dem hinsichtlich seiner
Frequenz spannungsgesteuerten Taktoszillator 3 und einem Pseudozufallsfolgen-Codegene
rator 12, der die Phasenrücktastungen im Phasenrücktaster 4 bewirkt.
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Um die Kontinuität der Empfangssignalmodulation zu wahren, bedarf
es nämlich der Aufrechterhaltung eines stationären synchronen Zustands der Empfangseinrichtung,
welcher erst nach einer sogenannten Akquisitionsphase erreichbar ist. Während dieser
Phase wird die im Codegenerator 12 erzeugte Pseudozufallsfolge angenähert mit der
im Empfangssignal enthaltenen Pseudozufallsfolge in Ubereinstimmung gebracht. Um
die beiden Pseudozufallsfolgen nun völlig zu synchronisieren, erzeugt der Diskriminator
10 eine Diskriminatorausgangsspannung, die im Regler 11 in eine Regelspannung für
die Frequenzeinstellung des Taktoszillators abgewandelt wlrdDieser Korrelationsprozeß
kann mittels einer sogenannten Delay-Locked-Loop oder als Modifikation davon mittels
einer Dithering-Loog durchgeführt werden. Das Regelkriterium für die AGC-Pegelregelschaltung
5 wird vom Diskriminator 10 für die verschiedenen Phasen während des Synchronisiervorganges
ausgegeben.
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Fig. 2 zeigt in Blockschaltbildform detailliert die AGC-Schaltung
5 in Fig. 1. Die Verstärkungsregelstrekke der AGC-Schaltung 5 besteht aus hintereinander
geschalteten Verstärkern 13, 14 und einem hinsichtlich seiner Dämpfung mittels einer
Stell spannung Us einstellbaren Dämpfungsglied 15. Der Eingang dieser aus den drei
Elementen 13 bis 15 bestehenden Regel-
strecke ist mit dem Ausgang
des Phasenrücktasters 4 verbunden, während der Ausgang dieser Regelstrecke am Eingang
des Basisbandmischers 6 liegt. Dem Stelleingang des Dmpfungsgliedes 15 ist noch
ein Entzerrer 16 vorgeschaltet. Das dem Diskriminator entnommene Regelkriterium
wird über ein Tiefpaßfilter 17 an einen Eingang eines Vergleichers 18 geführt. Der
andere Eingang des Vergleichers 18 ist mit einem Sollwertgeber 19 verbunden. Der
Ist-Sollwert-Vergleicher 18 führt eine Subtraktion der beiden ihm zugeführten Signale
durch. Das Ausgangssignal des Vergleichers 18 gelangt über einen Proportional-Integral-Regler
20 an einen Umschalter 21 und von dort zum Entzerrer 16. Das Ausgangssignal des
Proportional-Integral-Reglers 20 bildet die Stellspannung Us für das einstellbare
Dämpfungsglied 15. Eine Spannung UD dient zur externen Pegeldämpfungseinstellung
und kann mittels des Umschalters 21 an den Entzerrer 16 und damit an den Stelleingang
des Dämpfungsgliedes 15 angelegt werden.
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Zu Kontroll- und Uberwachungszwecken wird die Stellspannung Us des
Dämpfungsgliedes 15 vor dem Entzerrer 16 an einem Ausgang 22 abgezweigt. Sie gibt
Aufschluß über die eingestellte Dämpfung und über die Pegelverhältnisse am Eingang.
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Ist eine der Stationen im Ubertragungssystem ein wiederverwendbarer
fernge steuerter Aufklärungsflugkörp er, dann spielt die Reichweitenprognose eine
beachtenswerte Rolle. Für eine solche Prognose muß die aktuelle Streckendämpfung
bekannt sein. Die Voraussetzung dazu ist durch Ableiten störbefreiter Regelkriterien
aus dem Empfang.ssignal gegeben. Bei bekannter Sendeleistung der Kommando station
läßt sich die Strecken-
dämpfung dann an der Höhe der AGC-Stellspannung
US im Empfänger des ferngesteuerten Flugkörpers direkt ablesen, d.h. am Ausgang
22 in Fig. 2.
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5 Patentansprüche 2 Figuren
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