-
Die Erfindung betrifft Radioempfangssysteme und,
spezieller, Radioempfangssysteme die bewegliche Empfänger
benutzen.
-
Ein allgemeines Problem bei dem Radioempfang mit
beweglichen Empfängern ist eine Empfangsverschlechterung
aufgrund des Empfangs über mehrere Empfangswege. Dieses tritt
auf, wenn ein ausgesandtes Signal eine Empfangsantenne über
zwei oder mehr Empfangswege erreicht, wenn es von
Oberflächen, wie Gebirgen, Gebäuden oder anderen Fahrzeugen
reflektiert wird. Diese Signale erreichen die
Empfangsantenne wegen der unterschiedlichen Weglängen die von den
Signalen zurückgelegt wurden mit unterschiedlichen
Phasenwinkeln. Für jede vorgegebene Weggeometrie gibt es
bestimmte Frequenzen bei denen Auslöschung auftritt, wenn
die Vektorsumme aller eintreffenden Signalfelder an der
Empfangsantenne zu Null wird. Diese Situation wird oftmals
als eine "Null" bezeichnet. Wenn sich der Empfänger bewegt,
ändern sich die Weglängen, die von dem Signal zurückgelegt
werden und somit ändern sich auch die Frequenzen bei denen
Auslöschung auftritt. Wann immer eine "Nullfrequenz" mit
derjenigen übereinstimmt, die vom Empfänger benutzt wird,
treten wiederholte kurzzeitige Empfangsstörungen auf.
-
Eine Lösung für dieses Problem ist es eine
Vielfachempfangstechnik zu benutzen. Bei dieser Technik wird eine
Antennenanordnung mit zwei oder mehr Antennen, die
unterschiedliche Empfangscharakteristiken (d.h. Empfangspolardiagramme
mit unterschiedlicher Form und/oder Orientierung)
aufweisen, benutzt. Das System ist mit einer Schaltungsanordnung
ausgestattet, wobei zu jeder Zeit diejenige Antenne, die
das beste Signal liefert als Empfangsantenne ausgewählt
wird.
-
Um solch ein Auswahiverfahren durch führen zu können, ist
es notwendig, daß das System einige Einrichtungen für die
Bestimmung einer Signalstörung umfaßt, bevorzugt bei einem
Störungsgrad, der geringer ist als derjenige bei dem die
Brauchbarkeit des Signais deutlich herabgesetzt ist. Für
diesen Zweck können Vielfachwegstörungen in zwei Arten
aufgeteilt werden. Oberhalb und unterhalb jeder Frequenz die
einer Totalauslöschung oder "Nullung" unterliegt, gibt es
einen kontinuierlichen Bereich von Frequenzen, die deutlich
abgeschwächt sind. Die Breite dieses Frequenzbereiches ist
eine Funktion der Geometrie der verschiedenen Wege. Bei
einer Art von "Null" die als "Breitbandnull" bekannt ist,
ist der Bereich der abgeschwächten Frequenzen breit in dem
Sinne, daß er wenigstens einen bedeutenden Anteil der
Gesamtbandbreite des übertragenen Radiosignals darstellt. In
solch einem Fall ist die Signalleistung, die vom Empfänger
bestimmt wird, deutlich verringert, was ein Effekt ist, der
leicht bestimmt werden kann. Wenn der Frequenzbereich in
der "Null" größer als die Signalbandbreite ist, ist der
Effekt von einer einfachen Blockierung des ausgesandten
Signals nicht zu unterscheiden. Bei der zweiten Art von
"Null" die als "Schmalbandbreitennull" bekannt ist, ist der
Bereich der abgeschwächten Frequenzen schmal in Bezug auf
die Signalbandbreite. Der Signalverlust ist dann klein und
in extremen Fällen vernachlässigbar bezüglich der normalen
Schwankungen die bei einem beweglichen Empfänger auftreten.
Die Störung des Signalfrequenzspektrums hat jedoch eine
Störung und Rauschen im demodulierten Signal zur Folge, was
dessen Brauchbarkeit ebenso stark herabsetzen kann, wie die
einfache Abschwächung, die es bei der "Breitbandnull"
erfährt. Diese zweite Art von "Null" ist in analogen
Systemen, wie den öffentlichen Rundfunk- und
Fernsehdienstleistungen, bei denen der Einsatz von digitalen Fehler-Test-
Algorithmen nicht möglich ist, beträchtlich schwerer zu
bestimmen.
-
Es soll hervorgehoben werden, daß die Unterscheidung
zwischen "Breitband- und Schmalband-Null" theoretisch ist,
und daß "Nullen" im allgemeinen solche Frequenzbreiten
haben, daß sie die Verhaltenscharakteristiken von beiden
Arten von "Null" zeigen.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein
Radioempfängersystem zur Verfügung zu stellen, das die zuvor
beschriebenen Probleme mit "Schmalband-Nullen" löst.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein
Radioempfängersystem zur Verfügung gestellt, das aufweist: einen
Radioempfänger für den Empfang von Doppelseitenbändern, eine
Schaltungsanordnung, die dafür eingerichtet ist einen
Antennenanschluß des Empfängers mit einem ausgewählten von
wenigstens zwei Signalen die von Antennen mit
unterschiedlichen Empfangscharakteristiken bereitgestellt werden zu
verbinden, und Steuereinrichtungen für die Steuerung des
Betriebes der Schaltungsanordnung in Abhängigkeit von einem
Signal am Antennenanschluß des Empfängers an den der
Empfänger angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtungen den Betrieb der Schaltungsanordnung in
-Abhängigkeit von dem Unterschied der Leistung in den zwei
Seitenbändern des Signals an dem Antennenanschluß steuern.
-
Die Steuereinrichtungen betätigen die Schaltungsanordnung
in geeigneter Weise, wenn der Leistungsunterschied einen
vorgegebenen Wert übersteigt, der ein vorgegebener Anteil
der Gesamtleistung in beiden Seitenbändern sein kann.
-
Alternativ können die Steuereinrichtungen die
Schaltungsanordnung betätigen, wenn die Geschwindigkeit der Änderung
des Leistungsunterschieds mit der Zeit einen vorgegebenen
Wert übersteigt.
-
Die Schaltungsanordnung verbindet den Antennenanschluß
jedes Mal auf geeignete Weise mit einem anderen der
Signale, wenn sie durch die Steuereinrichtung betätigt
wird.
-
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben. Dabei erfolgt die Beschreibung eines
Radioempfangssystems gemäß der vorliegenden Erfindung als
ein Beispiel und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
-
Fig.1 eine schaubildartige Veranschaulichung des Systems;
-
Fig.2 ein Diagramm das das Spektrum eines
amplitudenmodulierten Signals a) wie ausgesandt und b) wie empfangen
veranschaulicht, wobei das obere Seitenband durch eine "Null"
beeinflußt wird;
-
Fig.3 einen Schaltungsplan eines Teils des Systems von
Fig.1; und
-
Fig.4 ein Diagramm das das Spektrum eines Stereoton-
Rundfunksignals nach der Demodulation veranschaulicht.
-
Es sei verwiesen auf Fig.1, wobei ein System einen
Radioempfänger 2 aufweist, der für den Empfang von
Doppelseitenbändern, z.B. herkömmlichen amplitudenmodulierten Signalen,
von einer von zwei Antennen Nl und N2, die unterschiedliche
Empfangscharakteristiken aufweisen, angepaßt ist. Zu diesem
Zweck ist der Antennenanschluß 5 des Empfängers 2 über eine
Schaltungsanordnung 1 deren Betrieb durch eine Schaltung 3
gesteuert ist, die wiederum durch ein Signal vom Empfänger
2 gesteuert wird, wie weiter unten beschrieben, mit den
Antennen N1, N2 verbunden.
-
Die Schaltungsanordnung 1 dient dazu den Antennenanschluß 5
entweder mit der Antenne N1 oder der Antenne N2 zu
verbinden.
-
Während des Betriebs benutzt die Steuerschaltung 3 ein
Signal, das vom Empfänger 2 in sie eingespeist wird, um zu
bestimmen, wann die Leistung in den zwei Seitenbändern
eines Signals, das an den Empfängerantennenanschluß 5, an
den der Empfänger 2 angepaßt ist, sich deutlich
unterscheidet, z.B. aufgrund einer "null" in einem Seitenband, wie in
Fig.2(b) veranschaulicht, und wenn dies zutrifft, betätigt
es die Schaltungsanordnung 1, um die andere Antenne mit dem
Empfängerantennenanschluß 5 zu verbinden.
-
Somit bleibt der Antennenanschluß 5 des Empfängers 2 mit
einer der Antennen so lange verbunden, wie die Leistung in
den Seitenbändern des Signals an dem
Empfängerantennenanschluß 5 im wesentlichen gleich bleibt, wie in Fig.2(a)
veranschaulicht ist, und wenn dies aufhört der Fall zu
sein, wird von einer Antenne zu der anderen geschaltet bis
die Leistungsgleichheit der Seitenbänder wiederhergestellt
ist.
-
Die Schaltung einer speziellen Ausführungsform der
Steuerschaltung ist in Fig.3 veranschaulicht.
-
Ein Signal, das beide Seitenbänder eines
amplitudenmodulierten Signals enthält, an welches der Empfänger 2
angepaßt ist, wird in der Steuerschaltung 3 über einen
Verstärker A1 an zwei Filterschaltungen F1, F2 angelegt, die dazu
dienen, die zwei Seitenbandbestandteile abzutrennen. Die
Ausgänge der Filter F1, F2 werden dann an getrennte
Verstärker- und Glättungsschaltungen angelegt, die Dioden D3
und D4, D5 und D6 und Kondensatoren C2 und C3 aufweisen, um
Spannungen zu erzeugen, die der Leistung in den zwei
Seitenbändern entsprechen. Diese Spannungen werden an
entsprechende Eingänge eines Operationsverstärkers A2
angelegt, um eine Spannung zu erzeugen, die der Differenz der
Leistung in den zwei Seitenbändern entspricht. Die
Leistungsdifferenzspannung wird dann an einen Eingang eines
Komparators A3 angelegt, an dessem anderen Eingang eine
Referenzspannung angelegt wird, sodaß der Komparator A3
eine Ausgabe erzeugt, die anzeigt, wenn die
Leistungsdifferenz einen Wert übersteigt, der durch die Referenzspannung
gegeben ist, wobei das Auftreten einer solchen Ausgabe die
Betätigung der Schaltungsanordnung 1 hervorruft.
-
Die Referenzspannung kann ein fester Wert oder in
bestimmter Weise veränderlich sein. Zum Beispiel kann sie einen
Wert annehmen, der der Gesamtleistung in den zwei
Seitenbandbestandteilen in dem Signal, das an die Steuerschaltung
angelegt ist, entspricht. Solch ein Signal kann zum
Beispiel erzeugt werden, wie es in Fig.3 veranschaulicht ist,
wobei eine Verstärkung und Glättung des Signals an dem
Ausgang des Verstärkers A1 durch die Dioden D1, D2 und den
Kondensator C1 erfolgt und ein Anteil der Ausgangsspannung
über den Spannungsteiler, der die Widerstände R1, R2
aufweist, auf den Komparator A3 gegeben wird.
-
Das Signal, das an den Eingang der Steuerschaltung 3
angelegt wird, kann ein Signal mit der Frequenz des
Hochfrequenzsignals sein, das an den Empfangsantennenanschluß 5
angelegt ist, oder, falls der Empfänger ein
Superheterodyne-Empfänger ist, mit der Frequenz einer mittleren
Frequenz, die in dem Empfänger 2 benutzt wird.
-
Um eine zunehmende Störung in einem frühen Stadium zu
erkennen, kann die Ausgabe des Operationsverstärkers A2 nach
der Zeit differenziert werden, indem eine
Differenzverstärkerschaltung zwischen den Operationsverstärker A2 und den
Komparator A3 geschaltet wird.
-
Es versteht sich, daß die Erfindung auf jedes System
anwendbar ist, das einen Empfänger aufweist, der dafür
angepaßt ist Doppelseitenbandsignale zu empfangen.
-
Somit ist die Erfindung zum Beispiel auf Systeme anwendbar,
in denen Information als Amplitudenmodulation eines Sub-
Trägersignals empfangen wird und das modulierte
Sub-Trägersignal als Modulation eines Hauptträgersignals übertragen
wird. Somit ist die Erfindung auf Systeme anwendbar, die
Stereomusiksignale in dem Format empfangen können, wie es
im VHF-Band im Vereinigten Königreich benutzt wird.
-
In diesem Stereo-Rundfunksystem wird ein Differenzsignal
(L-R) zwischen einem linken und einem rechten Kanal auf
einem Sub-Trägersignal, das eine Frequenz Fc aufweist,
amplitudenmoduliert, und das resultierende Signal wird zu
einem Summensignal (L+R) zwischen dem linken und dem
rechten Kanal hinzuaddiert, um ein Mischsignal zu bilden, das
als Frequenzmodulation eines Hauptradiofrequenzträgers
übertragen wird.
-
Es wird auf Fig.4 verwiesen, welche das Spektrum eines
Mischsignals zeigt, wobei das Sub-Trägersignal Fc
unterdrückt wird und ein Satellit der Frequenz Fp, welche der
Hälfte der Frequenz Fc entspricht, mit dem Mischsignal
übertragen wird.
-
Wenn die Symmetrie der Seitenbänder des Sub-Trägersignals
zerstört ist, z.B. wegen einer "Schmalband-Null", wird ein
erfindungsgemäßes Radioempfangssystem den Verlust der
Symmetrie durch die überwachung des empfangenen Signals
entweder vor oder nach der Demodulation bestimmen. Da jedoch
die Frequenztrennung der Seitenbänder des Sub-Trägersignals
des Differenzsignals in Bezug auf die Frequenz Fc des
Subträgersignals viel größer ist als die Frequenztrennung der
Seitenbänder des übertragungsträgersignals in Bezug auf die
Frequenz des übertragungsträgersignals, ist es leichter,
die Seitenbänder abzutrennen nachdem das übertragene Signal
demoduliert wurde.
-
Es soll hervorgehoben werden, daß die Erfindung sowohl auf
Systeme anwendbar ist, die Empfänger aufweisen, welche
dafür angepaßt sind, frequenzmodulierte Signale zu
empfangen, als auch auf Systeme, die Empfänger aufweisen, welche
dafür angepaßt sind, amplitudenmodulierte Signale zu
empfangen.