DE3227259A1

DE3227259A1 - Richtfunkstation

Info

Publication number: DE3227259A1
Application number: DE19823227259
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Dr. 8000 München Niemeyer; Wolfram Dipl.-Ing. 8084 Inning Schwarz; Bernd Dipl.-Ing. 8032 Lochham Sommer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1982-07-21
Publication date: 1984-01-26
Also published as: DE3227259C2

Description

Richtfunkstation
Die Erfindung bezieht sich auf eine zu einer im Bereich der optischen Sicht arbeitenden Richtfunkstrecke gehörende Richtfunkstation, deren sehr schmale Antennendiagrammkeule in vertikaler Richtung fortlaufend geringfügig geschwenkt wird und bei der mittels Empfangssignalauswertung ein Antennensteuerkriterium für maximalen Empfang abgeleitet wird.
Bei im Bereich der optischen Sicht arbeitenden Richtfunkstrecken, den sogenannten LOS (Line Of Sight)-Richtfunkstrecken-, können durch geeignet dimensionierte"-, schwenkbare Antennen die störenden, aufgrund der Mehrwegproblematik entstehenden Amplituden- und Gruppenlaufzeitverzerrungen unterdrückt werden. Um den optimalen Schwenkwinkel der Antenne erfassen zu können, kann man sich verschiedener bekannter Verfahren bedienen.
Aus der DE-PS 835 908 ist ein Verfahren zur Optimierung der Betriebseigenschaften einer Richtfunkübertragungsstrekke bekannt, bei der die Strahlrichtung der im Bereich der optischen Sicht gegeneinander ausgerichteten Antennen, und zwar die jeweils empfangende Antenne, in kurzen Abständen oder kontinuierlich automatisch und fortlaufend durch Schwenken des Antennendiagramms in der Hauptachse in vertikaler Richtung von der Hauptstrahlrichtung, vorzugsweise in kleinen Winkeln im Vergleich zur Halbwertsbreite,geändert und mittels Signalauswertung ein Antennensteuerkriterium für weitgehend verzerrungsfreien Empfang abgeleitet wird. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, die empfangende Richt-6 Ausfertigungen 21.Ausfertigung antenne in Richtung des Minimums der Funkfelddämpfung auszurichten. Als Antennensteuerkriterium wird somit hier der Empfangssignalpegel verwendet. Wie die Praxis zeigt, führt jedoch eine derartige Ausrichtung der Richtantenne nicht in allen Fällen zu einer Optimierung der Obertragungseigenschaften der Strecke. Dies trifft insbesondere für den Fall zu, daß die Übertragung der Nachricht in digitalisierter Form vorgenommen wird. Erfolgt die Regelung der Antenne nach dem Empfangspegelprinzip, so ist ein breitbandig wirkendes Nachführkriterium nicht in allen Fällen sichergestellt. .Es hat sich herausgestellt, daß das Pegelkriterium nur in einem bestimmten Frequenzbereich um die Trägerfrequenz zu einer breitbandig wirkenden Winkeleinstellung der Antenne führt. Liegt der Hochfrequenz-Träger jedoch außerhalb dieses Frequenzbereiches, so wird zwar das die Antenne steuernde Fehlersignal minimal und ein relativer Maximal pegel des Eingangssignals gefunden, jedoch zeigt die dazugehörige breitbandige übertragungsfunktion bei einer bestimmten Frequenz einen tiefen Einbruch. Diese Einstellung kann somit nur bei schmalbandigen Datenübertragungssystemen akzeptiert werden, da ein derartiger Einbruch mit Gruppenlaufzeitverzerrungen verbunden ist und zum Totalausfall den Breitbandstrecke führt.
Außerdem sind bei der bekannten Regelung der Antenne mit dem Empfangspegelkriterium die vom Empfänger abgeleiteten Pegelsignale mit sämtlichen Störsignalen des Empfängers überlagert.
Aus der DE-PS 27 24 198 ist ein Verfahren bekannt, das gerade bei der Richtfunkübertragung digitalisierter Nachrichten auch unter Berücksichtigung der durch die Mehrwegeeinflüsse verursachten Fehler zu besseren Ergebnissen führt.
Hierbei wird als Antennensteuerkriterium die sogenannte Augenöffnung herangezogen. In der Datenübertragungstechnik ist es, wie beispielsweise die Literaturstelle "Fernmelde- praxis", Band 46 (1969), Nr. 4, Seiten 150 bis 156 ausweist, bekannt, die Güte eines Datenübertragungskanals mittels des sogenannten "Augen-Oszillogramms" und zwar über die Augenöffnung zu beurteilen. Durch die Auswertung dieses Kriteriums für die gegenseitige Ausrichtung von Sende- und Emfpangsantenne einer Richtfunkstrecke für digitale Signale läßt sich eine Verbesserung ihres Betriebsverhaltens über der Zeit herbeiführen. Das Augendiagramm zeigt jedoch nur in einem schmalen Dynamikbereich nahe der Empfangsschwelle eine ausreichende Empfindlichkeit, so daß das Signal auch bei Berücksichtigung des Empfangsjitters nur eine begrenzte Wirkung haben kann. Störsignale, die den Empfänger durchlaufen, sind diesem Signal ebenfalls überlagert.
Es hat sich gezeigt, daß bei militärischen Systemen, unabhädgig davon. welches der bekannten Verfahren zum Einsatz bei einer LOS-Richtfunkstrecke gelangt, stets eine Störanfälligkeit durch gegnerische Maßnahmen besteht. Unter gegnerischen Maßnahmen werden hier insbesondere gezielte ECM (Electronic Counter Measure = Elektronische Gegenmaßnahme)-Stdrungen verstanden, die beispielsweise durch Wobbel- oder Pulssignale die Nachführung der Antenne unmöglich machen.
Diese Nachführung ist bei der übertragung breitbandiger Digitalsignale jedoch unerläßlich, da die Verfügbarkeit der Strecke durch Verzerrungen hervorrufende Mehrwegeeffekte stark reduziert wird und durch Leistungsreserven nicht mehr auAgeglichen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Richtfunkstation der einganges genannten Art eine Maßnahme anzugeben, durch welche eirie hohe Störresistenz gegen ECM-Störer unter Berücksichtigulg der Mehrwegeausbreitungsproblematik bei der breitbandigell Richtfunkübertragung gegeben ist.
antenne in Richtung des Minimums der Funkfelddämpfung auszurichten. Als Antennensteuerkriterium wird somit hier der Empfangssignalpegel verwendet. Wie die Praxis zeigt, führt jedoch eine derartige Ausrichtung der Richtantenne nicht in allen Fällen zu einer Optimierung der Übertragungseigenschaften der Strecke. Dies trifft insbesondere für den Fall zu, daß die Übertragung der Nachricht in digitalisierter Form vorgenommen wird. Erfolgt die Regelung der Antenne nach dem Empfangspegelprinzip, so ist ein breitbandig wirkendes Nachführkriterium nicht in allen Fällen sichergestellt. .Es hat sich herausgestellt, daß das Pegelkriterium nur in einem bestimmten Frequenzbereich um die Trägerfrequenz zu einer breitbandig wirkenden Winkeleinstellung der Antenne führt. Liegt der Hochfrequenz-Träger jedoch außerhalb dieses Frequenzbereiches, so wird zwar das die Antenne steuernde Fehlersignal minimal und ein relativer Maximal pegel des Eingangssignals gefunden, jedoch zeigt die dazugehörige breitbandige Übertragungsfunktion bei einer bestimmten Frequenz einen tiefen Einbruch. Diese Einstellung kann somit nur bei schmalbandigen Datenübertragungssystemen akzeptiert werden, da ein derartiger Einbruch mit Gruppenlaufzeitverzerrungen verbunden ist und zum Totalausfall der.
Breitbandstrecke führt.
Außerdem sind bei der bekannten Regelung der Antenne mit dem Empfangspegelkriterium die vom Empfänger abgeleiteten Pegelsignale mit sämtlichen Störsignalen des Empfängers überlagert.
Aus der DE-PS 27 24 198 ist ein Verfahren bekannt, das gerade bei der Richtfunkübertragung digitalisierter Nachrichten auch unter Berücksichtigung der durch die Mehrwegeeinflüsse verursachten Fehler zu besseren Ergebnissen führt.
Hierbei wird als Antennensteuerkriterium die sogenannte Augenöffnung herangezogen. In der Datenübertragungstechnik ist es, wie beispielsweise die Literaturstelle "Fernmelde- praxis", Band 46 (1969), Nr. 4, Seiten 150 bis 156 ausweist, bekannt, die Güte eines Datenübertragungskanals mittels des sogenannten "Augen-Oszillogrammsund zwar über die Augenöffnung zu beurteilen. Durch die Auswertung dieses Kriteriums für die gegenseitige Ausrichtung von Sende- und Emfpangsant-enne einer Richtfunkstrecke für digitale Signale läßt sich eine Verbesserung ihres Betriebsverhaltens über der teit herbeiführen. Das Augendiagramm zeigt jedoch nur in einem schmalen Dynamikbereich nahe der Empfangsschwelle eine ausreichende Empfindlichkeit, so daß das Signal auch bei Berücksichtigung des EmpfangsJitters nur eine begrenzte Wirkung haben kann. Störsignale, die den Empfänger durchlaufen, sind diesem Signal ebenfalls überlagert.
Es hat sich gezeigt, daß bei militärischen Systemen, unabhängig davon. welches der bekannten Verfahren zum Einsatz bei einer LOS-Richtfunkstrecke gelangt, stets eine Störanfälligkeit durch gegnerische Maßnahmen besteht. Unter gegnerischen Maßnahmen werden hier insbesondere gezielte ECM (Electronic Counter Measure = Elektronische Gegenmaßnahme)-Störungen verstanden, die beispielsweise durch Wobbel- oder Pulssignale die Nachführung der Antenne unmöglich machen.
Diese Nachführung ist bei der Übertragung breitbandiger Digi;talsignale jedoch unerläßlich, da die Verfügbarkeit der Strecke durch Verzerrungen hervörrufende Mehrwegeeffekte stark reduziert wird und durch Leistungsreserven nicht mehr ausgeglichen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Richtfunkstation der eingangs genannten Art eine Maßnahme anzugeben, durch welche eine hohe Störresistenz gegen ECM-Störer unter Berücksichtigug der Mehrwegeausbreitungsproblematik bei der breitbandigen Richtfunkübertragung gegeben ist.
zusammengefaßt und an einen Richtfunkempfänger 9 abgegeben. Die Phasenschieber 6 und 7 sind dabei so steuerbar, daß das gemeinsame Steuersignal 10 eine gegenläufige Phasenverschiebung in ihnen bewirkt. Dieses Steuersignal 10 wird in einem niederfrequenten Schwenkfunktionsgenerator 11 erzeugt und gelangt über ein Summationsglied 12 an die Steuereingänge der Phasenschieber 6 und 7. Das niederfrequente Signal des Generators 11 gelangt nun außerdem auf jeweils einen ersten Eingang zweier Mischer 13 und 14, deren Eingangssignale AS1 und AS2 am jeweils zweiten Eingang das Nachstellkriterium für die Phasenschieber 6 und 7 liefern. Ein im Empfänger 9 abgeleitetes Empfangspegelsignal AS1 wird dem zweiten Eingang der Mischstufe 13 zugeführt, wogegen dem zweiten Eingang der Mischstufe 14 ein aus den Empfangsdaten in einem Augenöffnungsdiskriminator 15 abgeleitetes Augenöffnungssignal AS2 eingegeben wird.
Durch den Steuerungsvorgang der Phasenschieber 6 und 7 mit dem Signal 10 aus dem Generator -11 schwenken die Antennen 4 und 5 geringfügig ihr Summendiagramm mit einer äußerst schmalen Antennenkeule. Es handelt sich hierbei um eine Interferometeranordnung. Durch diesen Schwenkvorgang entstehen zwei Effekte. Der erste Effekt besteht darin, da.ß der Empfangssignalpegel sich entsprechend Fig. 1 synchron mit dem im Generator 11 erzeugten Signal ändert. Der zweite Effekt ist darin zu sehen, daß das Augendiagramm dabei synchron zu diesen Pegeländerungen eine mehr oder, weniger grosse Augenöffnung zeigt.
Wird in den Mischern 13 und 14 das im Generator 11 erzeugte Signal mit dem Empfangspegel-Auswertesignal AS1 bzw. dem Augenöffnungs-Auswertesignal AS2 multipliziert, so entstehen an den Ausgängen der beiden Mischer 13 und 14 Gleichspannungssignale, die jeweils der Phasendifferenz beider Eingangssignale proportional sind und zwar nach dem in Fig. 1 gezeigten Bildungsgesetz. Über einen Tiefpaß 16, einen Verstärker 17 und ein Integrationsglied 18 gelangt das so gebildete Gleichspannungssignal über den zweiten Eingang der Summierschaltung 12 auf die Steuereingänge der beiden Phasenschieber 6 und 7.
Dieses Gleichspannungssignal ist aufgrund der Phasenbeziehung an den Mischern 13 und 14 so gerichtet, daß es die Schwenkung des Antennendiagramms der Antennen 4 und 5 zur optimalen Richtung bewirkt, d.h. in Richtung auf maximalen Empfangspegel und auf größte Augenöffnung.
Beim AuSführungsbeispiel der Erfindung gemäß dem Blockschaltbild in Fig. 2 finden somit beide Auswertesignale AS1 und AS2 gleichzeitig für die Regelung Verwendung. Hierdurch ist sichergestellt, daß das Fehlersignal am Ausgang des Verstärkers 17 nur dann ein Minimum wird, wenn sowohl das Augenkriterium als auch das Empfangspegelkriterium minimale Fefllrsignalanteile liefern. Erst die Kombination beider Kriterien ermöglicht den Betrieb von schwenkbaren Antennen beim bbeitbandigen Digitalrichtfunk.
Um die Resistenz gegen Störsignale noch zu verbessern, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Frequen des Schwenkfunktionsgenerators 11 aufgrund der Verwendung einer Steuereinrichtung 19 variabel gemacht. Diese Steuereinrichtung 19 kann beliebige niederfrequente Signalfunktiohen abgeben, die geeignet sind, eine statistische Steueruhg des Generators 11 durchzuführen. Aufgrund der selektiveh Wirkung der Phasendetektion mit den beiden Mischern 13 und 14 sind die Eingangssignale des Tiefpasses 16 im Gleichspannungsanteil von dieser Steuerung unberührt konstant.
Die restlichen Spektralanteile des Generatorsignals werden durch den Tiefpaß 16 vom Eingang des Verstärkers 17 ferngehalten.
Eine optimale Einstellung der aus den beiden Einzelantennen 4 und 5 bestehenden Interferometerantenne liegt wiederum vor, wenn der Ausgang des Verstärkers 17 keine wirksame Spannung an das Integrationsgleid 18 liefert. Dieser Zustand kann von einem Nullpunktsdetektor 20 erkannt werden und zur Steuerung des statistischen Programms für den Generator 11 verwendet werden.
In einer sich an den Empfänger 9 anschließenden Regenerationsschaltung 21 werden die empfangenen Daten zur weiteren Auswertung aufbereitet.
Durch die in Fig. 2 dargestellte Anordnung ist sichergestellt, daß eine gegnerische Störung mit einer konstanten oder variablen Störfrequenz nur äußerst kurz mit der Frequenz des Generators 11 übereinstimmt. Die Störung des Gegners ist daher bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Richtfunkstation für die Einstellung des Antennendiagramms unwirksam.
8 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche Zu Zu einer im Bereich der optischen Sicht arbeitenden Richtfunkstrecke gehörende Richtfunkstation, deren sehr schmale Antennendiagrammkeule in vertikaler Richtung fortlaufend geringfügig geschwenkt wird und bei der mittels Empfangssignalauswertung ein Antennensteuerkri-terium für maximalen Empfang abgeleitet wird, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , daß als Antennensteuerkriterium gleichzeitig sowohl der Empfangssignalpegel als auch die Augenöffnung herangezogen werden.
2. Richtfunkstation nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Regelschaltung mit zwei Mischstufen (13,14) vorgesehen ist, die beide als erstes Eingangssignal das Signal eines niederfrequenten Schwenkfunktionsgenerators (11) erhalten und von denen der ersten (13) als zweites Eingangssignal (AS1) ein vom Empfangssignalpegel direkt abgeleitetes Signal und von denen der zweiten (14) als zweites Eingangssignal (AS2) ein in einem Augenöffnungsdiskriminator (15) gebildetes, vom Empfangssignal abgeleitetes Signal eingegeben wird, daß die Ausgangssignale der beiden Mischer (13,14) zusammen einem Tiefpaß (16) eingegeben werden, dessen über einen Verstärker (17) und ein Integrationsglied (18) geleitetes Ausgangssignal einem ersten Eingang eines Summationsgliedes (12) zugeführt wird, an dessen zweitem Eingang das Signal des Schwenkfunktionsgenerators (11) liegt, und daß das Summenausgangssignal (10) des Summationsgliedes (12) das Antennensteuersignal ist.
3. Richtfunkstation nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zu steuernde Antenne eine Interferometerantennenanordnung mit zwei gleich ausgerichteten, senkrecht übereinander angeordneten Einelantennen (4,5) ist, deren Speiseleitungszüge je- weils mit einem steuerbaren Phasenschieber (6,7) versehen und im Anschluß daran mittels eines 3 dB-Kopplers (8) zu einem einzigen Speiseleitungszug zusammengefaßt sind., und daß den Steuereingängen der beiden Phasenschieber (6,7) das Antennensteuersignal (10) eingegeben wird.
4. Richtfunkstation nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Phasenschieber (6,7) so gesteuert sind, daß das ihnen gemeinsam zugeführte Antennensteuersignal (10) gegenläufige Phasenverschiebungen gleicher Größe erzeugt.
5. Richtfunkstation nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n'n z e i c h n e t , daß die Frequenz des Schwenkfunktionsgenerators (11) variabel ist.
6. Richtfunkstation nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Steuerung der Frequenz des Schwenkfunktionsgenerators (11) eine Steuereinrichtung (19) vorgesehen ist, die beliebige niederfrequente Signalfunktionen abgibt, welche dazu geeignet sind, eine statistische Steuerung des Generators (11) durchzuführen.
7. Richtfunkstation nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß vor dem Integrationsglied (18) ein Nullpunktdetektor (20) angeschlossen ist, der feststellt, ob an dieser Stelle der Regelschaltung eine wirksame Regelspannung vorhanden ist.
8. Richtfunkstation nach den Ansprüchen 6 und 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Triggerung der Steuereinrichtung (19) für die Frequenz und damit des statistischen Programms desSchwenkfunktionsgenerators das Ausgangssignal des Nullpunktdetektors (20) verwendet wird.