DE3238147C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Einkanal-Sende-Empfangsgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Ein solches Einkanal-Sende-Empfangsgerät ist aus der DE 24 07 956 B2 bekannt, auf die weiter unten näher eingegangen wird.

Sende-Empfangsgeräte haben im allgemeinen einen Sendeteil und einen Empfangsteil, die üblicherweise in einem kleinen Gehäuse untergebracht sind und Nachrichtenübertragungen zwischen zwei Punkten erleichtern. Mikrowellen-Sende-Empfangsgeräte arbeiten mit extrem hohen Frequenzen, die seit kurzem bis in die Millimeterwellenbänder reichen, und können entweder für Richt- oder für Allrichtungssichtlinienübertragungen benutzt werden, was von dem Antennentyp abhängig ist. Sende- Empfangsgeräte, die in diesem Wellenband arbeiten, sind besonders brauchbar, wenn eine relativ gesicherte Übertragung verlangt wird, sowie in bewohnten Gebieten, beispielsweise für Übertragungen von einem Gebäude zum anderen, wo es erforderlich ist, die Störung von benachbarten Übertragungssystemen zu minimieren.

Ein Problem, das mit der Herstellung von Sende-Empfangsgeräten im Millimeterwellenband verbunden ist, ist die begrenzte Verfügbarkeit von Bauelementen, die für diesen Frequenzbereich geeignet sind. Gegenwärtig gibt es wegen der sehr begrenzten Benutzung der Millimeterwellenbänder für Nachrichtenübertragungen eine relativ kleine Anzahl von Bauelementherstellern, und diese Hersteller liefern nur eine kleine Anzahl von sehr teueren Bauelementen für den Gebrauch in Millimeterwellen-Sende-Empfangsgeräten. Das bedeutet, daß die Endkosten eines solchen Sende- Empfangsgerätes mit den gegenwärtig verfügbaren Bauelementen ziemlich hoch sein werden, vergleicht man sie mit denen der umfangreich verfügbaren Sende-Empfangsgeräte, die in den niedrigeren Frequenzbändern arbeiten.

Die Verwendung von Rückkopplungsschleifen in Sende- Empfangsgeräten, die in den niedrigeren Frequenzbändern arbeiten, ist bekannt. Beispielsweise beschreibt die US 24 60 781 eine Stabilisierungseinrichtung in einem Funkgerät niedrigerer Frequenz. Ein Oszillator enthält eine Rückkopplungsschleife, die den sendenden Oszillator gemäß der Drift des Senders automatisch stabilisiert. Dieser Schaltungsaufbau kann zwar für den Betrieb bei niedrigerer Frequenz geeignet sein, es besteht jedoch keine realistische Möglichkeit, diesen Schaltungsaufbau auf die Millimeterwellenbetriebsfrequenz auszudehnen. Tatsächlich sind viele der Bauelemente, die in diesem Schaltungsaufbau benutzt werden, im Millimeterwellenfrequenzband einfach nicht verfügbar.

Von allgemeinem Interesse hinsichtlich Sende-Empfangs­ geräten, die in den Millimeterwellenbändern arbeiten, sind die US 39 16 412, US 39 25 729, US 39 35 533 und US 39 31 575, bei denen jeweils die Anmelderin Patentinhaberin ist. Die in diesen Patentschriften beschriebenen Sende-Empfangsgeräte sind in der Lage, im Millimeterbereich zu arbeiten, diese Patentschriften beschreiben aber keine Maßnahme zum schnellen Korrigieren der Frequenzdrift oder -abwanderung des Senderoszillators im Betrieb mit Sprechtaste.

Das aus der DE 24 07 956 B2 bekannte Einkanal-Sende-Empfangsgerät enthält nur einen Mikrowellenoszillator im Sendeteil, welcher sowohl das zu sendende Signal erzeugt als auch als Hilfsoszillator zur Demodulation des empfangenen Signals in einer Mischstufe dient. Das Ausgangssignal des Empfangsteils wird zum Steuern der Amplitude des dem Mikrowellenoszillator zugeführten Sendermodulationssignals benutzt. Dadurch wird eine automatische Verstärkungssteuerung innerhalb des gesamten Gerätes erreicht und eine vollständige Auslöschung des im Empfängerausgangssignal unerwünschten Sendermodulationssignals sichergestellt. Bei diesem bekannten Gerät arbeitet der Mikrowellenoszillator im Sendeteil im Dauerbetrieb, er ist also auch eingeschaltet, wenn kein zu übertragendes Signal am Eingang des Sendeteils anliegt. Wenn ein solches Gerät mit Sprechtaste betrieben wird, ist der Mikrowellenoszillator im Sendeteil so lange abgeschaltet, bis die Sprechtaste gedrückt und dadurch dem Mikrowellenoszillator im Sendeteil die Betriebsspannung zugeführt wird. Da der Mikrowellenoszillator nach jedem Drücken der Sprechtaste eine kurze Aufwärmzeit benötigt, kann er während dieser Zeit nicht mit seiner Betriebsnennfrequenz arbeiten, d. h., es kommt mit jedem Drücken der Sprechtaste zu einer Frequenzdrift des Mikrowellenoszillators, die unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Einkanal-Sende- Empfangsgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art bei einem Betrieb mit Sprechtaste die bei Betätigung der Sprechtaste jeweils auftretende Frequenzdrift des im Sendeteil enthaltenen Mikrowellenoszillators schnell zu korrigieren.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

Bei dem Einkanal-Sende-Empfangsgerät nach der Erfindung wird dem ersten Mikrowellenoszillator in dem Sendeteil ein von einem zweiten Mikrowellenoszillator in dem Empfangsteil, welcher im Dauerbetrieb arbeitet, abgeleitetes Korrektursignal zugeführt, wodurch die Betriebsfrequenz des ersten Mikrowellenoszillators nach dem Drücken der Sprechtaste angehoben wird. Dieses Korrektursignal ist nur während der Aufwärmperiode des ersten Mikrowellenoszillators bis zu dem eingeschwungenen Zustand erforderlich. Durch die Rückkopplungsschleife wird im Betrieb mit Sprechtaste der erste Mikrowellenoszillator augenblicklich stabilisiert. Es handelt sich um eine einfache, aber wirksame Rückkopplungsschleife, die eine Frequenzdrift während des Aufwärmens des ersten Mikrowellenoszillators verhindert.

Sende-Empfangsgeräte mit eigenen Oszillatoren für Sende- und Empfangsteil sind zwar an sich bekannt (H. Wallechner: "Eine moderne Handsprechfunkgeräte-Familie" in Funkschau, 1977, Heft 9, Seiten 97, 98, 103, 104, und H. Schwarze: "Ein Rundfunksprechgerät aus europäischer Produktion: Stratofon-Delta" in Radio Mentor Electronic, Jahrgang 43, 1977, 4, Seiten 137-140), jedoch besteht keine Kopplung zwischen dem Empfangsoszillator und dem Sendeoszillator in der Art, daß nach Drücken der Sprechtaste für die Aufwärmzeit des Sendeoszillators ein Kompensationssignal aus dem Empfangsoszillator abgeleitet wird, um während dieser Aufwärmzeit die Frequenz des Sendeoszillators zu erhöhen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Wenn der Sendeteil mit Strom versorgt wird, durchqueren Streusignale den Zirkulator und treten in den Gegentaktmischer ein, was dazu führt, daß in einem Breitband-Vorverstärker ein ZF-Ausgangssignal erzeugt wird. Das Tiefpaßfilter in dem Flankendiskriminator demoduliert das ZF-Ausgangssignal und benutzt es, um eine elektronische Servoschleife zu schließen. Diese Servoschleife rastet, nachdem sie geschlossen worden ist, die Frequenz des ersten Mikrowellenoszillators in dem Sendeteil auf einer festen Versetzung gegenüber der Frequenz des zweiten Mikrowellenoszillators in dem Empfangsteil ein. Eine AVR (automatische Verstärkungsreglungs-)Schleife ist ebenfalls vorgesehen, die verhindert, daß der Vorverstärker durch Streusignale aus dem Sender überlastet wird. Diese ausgebildete Rückkoplungsschleife ist ziemlich schnell und eliminiert deshalb eine Frequenzdrift nach dem Betätigen der Sprechtaste.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Einkanal- Sende-Empfangsgerätes.

Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform eines schnellstabilisierbaren Sende-Empfangsgerätes. Zu sendende Information in Form von Sprache, Daten oder Video wird als Eingangssignale über eine Leitung 10 einem Verstärker 12 zugeführt. Die Eingangssignale können Analogsignale (wie Sprache und Video) oder Digitalsignale sein, was von dem Verwendungszweck des Sende- Empfangsgerätes abhängig ist. Sprachinformation ist der am häufigsten benutzte Typ von zugeführter Information, der benutzt wird, wenn das Sende-Empfangsgerät als Simplex- oder Einkanal-Sende-Empfangsgerät benutzt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 12 wird über eine Leitung 14 an einen Eingang eines Summierpunktes 16 angelegt. Das andere Eingangssignal des Summierpunktes 16 wird von einem Testsystem geliefert, das weiter unten ausführlicher beschrieben ist. Das Ausgangssignal des Summierpunktes 16 wird über eine Leitung 18 an einen Eingang eines Summierpunktes 20 angelegt. Von dem Summierpunkt 20 wird das Signal über eine Leitung 22 an den Eingang eines ersten Mikrowellenoszillators 24 angelegt. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird als erster Mikrowellenoszillator 24 ein Festkörper-Gunn-Oszillator benutzt. Statt dessen könnte auch ein IMPATT- Diodenoszillator oder ein Gas-FET-Diodenoszillator benutzt werden.

Der erste Mikrowellenoszillator 24 ist ein varactor- oder kapazitätsdiodenabgestimmter Gunn-Oszillator, der als Trägerfrequenzquelle des Sendeteils dient. Der erste Mikrowellenoszillator 24 ist normalerweise abgeschaltet, wird aber durch Drücken einer Taste 26 mit Strom versorgt, die über einen Vorspannungskonstanthalter 28 ein Gleichstromsignal an den ersten Mikrowellenoszillator 24 anlegt. Das HF-Ausgangssignal des ersten Mikrowellenoszillators 24 wird über eine Mikrowellenübertragungsleitung 30 an ein Tor eines Zirkulators 32 angelegt. Der Zirkulator 32 ist eine Vorrichtung mit drei Toren, die einen vorbestimmten Kopplungsgrad zwischen den Toren hat. Der überwiegende Teil der Energie, die dem Zirkulator 32 über die Leitung 30 zugeführt wird, wird, wie durch den Pfeil gezeigt, mit dem Tor gekoppelt, das mit einer Leitung 34 verbunden ist. Eine Antenne 36 ist mit dem äußeren Ende der Leitung 34 verbunden und dient als Sende- und Empfangsöffnung für Hochfrequenzmikrowellensignale. Die Beschreibung des Sende-Empfangsgerätes bis zu diesem Punkt betrifft grundsätzlich den Sendeteil 10-30, der normalerweise nur mit Strom versorgt wird, wenn die Taste 26 betätigt wird.

Es wird nun der unten in der Zeichnung dargestellte Empfangsteil 38-52 des Sende-Empfangsgerätes beschrieben. Wenn das Sende-Empfangsgerät eingeschaltet ist und wenn die Taste 26 nicht gedrückt ist, ist der Empfangsteil 38-52 normalerweise in Betrieb. Ein HF-Signal, das an der Antenne 36 empfangen wird, wird über die Leitung 34 mit einem Tor des Zirkulators 32 gekoppelt. Die HF-Energie wird in der durch den Pfeil gezeigten Richtung mit dem dritten Tor des Zirkulators 32 und einer Leitung 38 gekoppelt. An einem Gegentaktmischer 40 liegt ein Demodulations- oder Empfangsoszillatorsignal aus einem zweiten Mikrowellenoszillator 42 an, der ebenfalls mit Gunn- Oszillator ausgebildet ist. Da er jederzeit eingeschaltet ist, wenn das Sende- Empfangsgerät eingeschaltet ist, wird er durch einen temperaturempfindlichen Widerstand (nicht dargestellt), der die Oszillatorkörpertemperatur abfühlt, normalerweise stabilisiert. Das Ausgangssignal des Gegentaktmischers 40 wird über eine Leitung 44 an einem Vorverstärker 46 angelegt, der als Schnittstelle mit dem Ausgang des Gegentaktmischers verbunden ist. Ein Tiefpaßfilter 48 an dem Ausgang des Vorverstärkers 46 begrenzt die Bandpaßcharakteristik des Empfangssignals und legt dieses über eine Leitung 50 an einen FM-Empfänger 52 an.

Ein besonderes Merkmal des Sende-Empfangsgerätes ist eine Rückkopplungsschleife, die den ersten Mikrowellenoszillator 24 während der kurzen Zeitspanne im Anschluß an das Drücken der Taste 26, durch das der Sendeteil 10-30 des Sende-Empfangsgerätes mit Strom versorgt wird, stabilisiert. Ohne eine Stabilisiereinrichtung ergäbe sich eine relativ große Frequenzdrift des ersten Mikrowellenoszillators 24 während des Aufwärmens oder der kurzen Zeitspanne nach dem Drücken der Taste 26. Hier ist eine HF-AFN-Schleife vorgesehen (wobei AFN für automatische Frequenznachtstimmung steht), um den ersten Mikrowellenoszillator 24 mit dem ständig arbeitenden, einen niedrigeren Strom aufnehmenden zweiten Mikrowellenoszillator 42 zu stabilisieren. Die Rückkopplungsschleife enthält außer dem Vorverstärker 46 und dem Tiefpaßfilter 48 einen AFN-Detektor und Verstärker 54 als Frequenzdiskriminator, der über eine Übertragungsleitung 56 mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 48 verbunden ist. Der Ausgang des AFN-Detektors und Verstärkers 54 ist über einen Eingang des Summierpunktes 20 zu dem Eingang des ersten Mikrowellenoszillators 24 zurückgeführt. Der AFN-Detektor und Verstärker 54 dient zusammen mit dem Tiefpaßfilter 48 und dem Vorverstärker 46 als einfacher Flankendiskriminator, der die Ausgangsfrequenz des ersten Mikrowellenoszillators 24 mit einer festen Versetzung der des zweiten Mikrowellenoszillators 42 nachführt. Wenn die Taste 26 gedrückt ist, empfängt der Summierpunkt 20 eine große positive Spannung, die die Frequenz des zweiten Mikrowellenoszillators 42 größer macht. Dadurch wiederum wird die Differenzfrequenz verringert. Die Differenzfrequenz zwischen der gesendeten Frequenz und der des zweiten Mikrowellenoszillators 42 nimmt weiter ab, bis die Bandflanke des Tiefpaßfilters 48 erreicht ist. An dieser Bandflanke wird ein ZF-Signal erzeugt und demoduliert. Dieses demodulierte Signal ist das Fehlersignal, das zu dem Eingang des ersten Mikrowellenoszillators 24 zurückgeleitet wird und die Sendefrequenz auf der des zweiten Mikrowellenoszillators 42 eingerastet hält.

Ein weiteres Merkmal des Sende-Empfangsgerätes ist ein einfaches, aber wirksames Testsystem. Das Testsystem enthält einen Tongenerator 58, der mit einem Eingang des Summierpunktes 16 verbunden ist. Ein Schalter 60 gibt den Tongenerator 58 frei, und ein Tonsignal wird an den Eingang des ersten Mirkowellenoszillators 24 angelegt. Ein Teil des Tonsignals wird durch die Streuung in dem Zirkulator 32 übertragen und liefert beim Empfang in dem FM-Empfänger 52 eine Ja/Nein-Anzeige. Die Anzeige an dem FM-Empfänger 52 könnte ein Ton sein, der in einem Kopfhörer gehört wird, oder Licht, das von einer an dem Gehäuse des Sende-Empfangsgerätes angebrachten Lampe abgegeben wird.

Claims (5)

1. Einkanal-Sende-Empfangsgerät mit einem Empfangsteil (38- 52) und mit einem Sendeteil (10-30), der einen ersten Mikrowellenoszillator (24) aufweist, dem ein dessen Schwingungsfrequenz proprotional änderndes Eingangssignal zugeführt ist, um eine Sendefrequenz im Millimeterband zu erzeugen, mit einer Antenne (36) zum Senden und Empfangen von Mikrowellenenergie und mit einem Zirkulator (32), der die Antenne (36) sowohl mit dem Sendeteil (10-30) als auch mit dem Empfangsteil (38-52) verbindet, gekennzeichnet durch einen mit dem Zirkulator (32) verbundenen zweiten Mikrowellenoszillator (42) in dem Empfangsteil (38-52) zum Demodulieren eines empfangenen Mikrowellensignals und durch eine Rückkopplungsschleife (44-56) mit einem Flankendiskriminator (48, 54) und einem Frequenzdiskriminator (54) zum Erzeugen eines Spannungswertes, der sich proportional zu der Schwingungsfrequenz des zweiten Mikrowellenoszillators (42) ändert, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das zu dem Eingang des ersten Mikrowellenoszillators (24) in dem Sendeteil (10-30) rückgekoppelt wird.

2. Sende-Empfangsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Mirkowellenoszillator (24) ein Festkörper-Gunn-Oszillator ist, dessen Eingang mit einem Summierpunkt (20) verbunden ist, und daß über die Rückkopplungsschleife (44-56) ein Spannungswert an den Summierpunkt (20) angelegt ist, der zu der Frequenzdrift des Gunn-Oszillators während des Aufwärmens, falls eine solche Frequenzdrift vorhanden ist, proportional ist.

3. Sende-Empfangsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschleife (44-56) ein Tiefpaßfilter (48) enthält, das zusammen mit dem Frequenzdiskriminator (54) den Flankendiskriminator (48, 54) bildet.

4. Sende-Empfangsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil (38-52) einen Gegentaktmischer (40) enthält, der zwischen den Zirkulator (32) und das Tiefpaßfilter (48) geschaltet ist, und daß der Ausgang des zweiten Mikrowellenoszillators (42) mit dem Gegentaktmischer (40) verbunden ist.

5. Sende-Empfangsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Tongenerator (48), der mit dem Eingang des ersten Mikrowellenoszillators (24) verbindbar ist, um diesem ein Testtonsignal zu liefern, das, wenn es in dem Empfangsteil (38-52) empfangen wird, den richtigen Betrieb des Sende-Empfangsgerätes anzeigt.