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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Gleichfrequenzrundfunkübertragung mit gedämpften
Interferenzen, das bzw. die zum Empfang des selben Programms an
Bord eines Fahrzeugs und auf der gleichen Frequenz entlang
der gesamten zurückgelegten Strecke vorgesehen ist, und
betrifft insbesondere die Verbesserung selbiger.
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In der französischen Patentanmeldung Nr. 88 15254
(entspricht der EP-A-0 370 915) beschreibt die Anmelderin ein
Verfahren und eine Vorrichtung der vorstehend genannten
Art, bei dem bzw. der entlang der Strecke nachfolgend als
Relaissender bezeichnete Sender oder Ballsender bzw.
Umsetzer angeordnet sind, die zwischen Sendeantennen und
Empfangsantennen angeordnet und auf die gleiche Frequenz
abgestimmt sind, wobei es sich bei den Relaissendern um
Richtsender handelt und zwei aufeinanderfolgende Relaissender
annähernd in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Gemäß
dieser Patentanmeldung werden gerichtete Gruppierungen von
Elementarantennen verwendet, die räumlich um λ/4 versetzt
sind und derart angesteuert werden, daß die emittierten
Felder sich in Richtung der Ausstrahlung überlagern bzw.
addieren und sich in der entgegengesetzten Richtung
subtrahieren, um sich gegenseitig auslöschen.
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Damit mittels der Antennen der Fahrzeuge, welche praktisch
alle vertikal oder zumindest in einer vertikalen Ebene wie
die Peitschenantennen sind, ein maximaler Empfang des
Signals erhalten wird, ist die Polarisation der Signale aller
Relaissender vertikal.
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Gemäß diesem System sind die aufeinanderfolgenden
Relaissender je nach Umgebung in Intervallen von 5 bis 7 km
derart angeordnet, wobei ihre Leistung nur in der
Größenordnung von 10 W liegt (Leistung des aktiven Geräts, die mit
der Relativverstärkung der verwendeten Antenne
multipliziert wird), daß jeder Relaissender (n) gemäß dem Fall der
allgemeinsten Darstellung das Signal des vorhergehenden (n-
1) empfängt, aber das des vorvorherigen (n-2) nicht oder
nur stark gedämpft empfängt.
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Folglich kann in gewissen Fällen der
Umgebungsbeschaffenheit ein beliebiger der Relaissender der Kette auch ein
Signal des Relaissenders (n-2), (n-3), ja sogar (n-4)
empfangen. In der Praxis sind bei einer relativ schwachen
Leistung die Signale (n-3), (n-4) usw. ... zu stark gedämpft,
um in Betracht gezogen werden zu müssen. Im Gegensatz dazu
muß das Signal (n-2) berücksichtigt werden. Der
Relaissender (n) empfängt mithin die Summe zweier Spannungen,
nämlich die Signalspannungen der von den Relaissendern (n-1)
und (n-2) stammenden Signale, wobei die Signale die gleiche
Strecke zurückgelegt haben, aber eines in Bezug auf das
andere zeitl ch um die Transitzeit eines Relaissenders, des
Relaissender (n-1) versetzt ist, das heißt um 2,5 bis 4 us.
Es wird also eine Amplitudennodulation als Funktion der
Frequenz auftreten.
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Der vorstehend genannte Nachteil, die Amplitudenmodulation,
bedingt eine Verbreiterung der Übergangszone (Zone, in der
das von dem Empfänger des Fahrzeugs von dem Relaissender
Rn-1 empfangene Signal die gleiche Amplitude hat wie das
hinter dem Relaissender R empfangene Signal), was eine
merkliche Beeinträchtigung hervorruft, wenn das Fahrzeug
diese Zone nach jeweils 7 bis 10 km durchfährt. Die
Leistung in den Modulations-Wellentälern ist
selbstverständlich verringert, was zudem sowohl den Hörkomfort als auch
die Reichweite begrenzt.
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Gemäß der Patentanmeldung Nr. 91 02798 (entspricht der EP-
A-0 504 018) ist man bestrebt, diese Nachteile zu
beseitigen, indem das Ausgangssignal von einem oder mehreren
Sendem der Kette um eine Halbwelle bzw. halbe Wellenlänge,
also um 180º phasenverschoben wird, um die Verformung des
Verlaufs des von jeden Relaissender emittierten Signals zu
kompensieren, wobei die Verformungen aufgrund
unterschiedlicher Laufzeiten der unterschiedlichen empfangenen und
überlagerten (addierten) Signale in dem Relaissender
und/oder den vorhergehenden bedingt sind.
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Dank der Einrichtung zur 180º Phaseninversion von
Relaissender zu Relaissender oder jedesmal dann, wenn es notwen
dig ist, werden die unerwünschten Auswirkungen dieser
Nachteile gemäß dieser zweiten Patentanmeldung gut korrigiert,
dies jedoch auf Kosten einer verbleibenden Verringerung des
Durchlaßbandes bzw. Paßbandes nach einer großen Anzahl von
Relaissendern.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Beseitigung der Nullstellen aus der Zone der Feldgleichheit,
das heißt, im Beseitigen des Fehlens des in einem Punkt
empfangenen Signals, an dem das von einem Sender (n)
stammende Signal durch das von den Sender (n-1) stammende
Signal ausgelöscht wird. Wenn man ein System gemäß den
vorstehend beschriebenen Patentanmeldungen verwendet, ist es
jedoch gleichfalls möglich, die mit den bereits bekannten
Lösungen erzielten Ergebnisse zu verbessern.
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Diese Beseitigung von Nullstellen aus der Zone der
Feldgleichheit kann auch im Fall eines Netzes von Sendern oder
Ballsendern erfolgen, bei denen es sich nicht um
Richtsender handelt und die das Signal mittels einer beliebigen
anderen Vorrichtungen als einer Empfangsantenne empfangen,
beispielsweise mittels eines Lichtwellenleiters, eines
Kabels, eines Richtstrahls, usw. ...
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Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß die Signale nicht mehr
vertikal polarisiert, sondern wechselweise mit 45º in Bezug
zur vertikalen polarisiert. Das heißt, daß die Antennen
wechselweise einen Winkel von + 45º oder - 45º mit Bezug
auf die Vertikale einnehmen (wobei das Vorzeichen in diesem
Fall beliebig ist).
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Die Erfindung wird zum besseren Verständnis nachfolgend mit
bezug auf ein in der beigefügten Zeichnung dargestelltes
Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigen:
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- Fig. 1 die Amplitudenänderung der Felder der von dem sich
bewegenden Empfänger empfangenqn Signale als Funktion
seiner Position in Bezug auf Sender (n) und (n-1);
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- Fig. 2 die gegenfäufige Phasendrehung der beiden von dem
beweglichen Empfänger empfangenen Felder;
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- Fig. 3 die Polarisationen der Relaissender (n), (n-1),
(n-2) im Fall des das Signal mittels einer Empfangsantenne
empfangenden Relaissenders;
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- Fig. 4 die Zusammensetzung der Felder der Relaissender
(n-1) und (n);
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- Fig. 5, im Fall des Empfangs durch ein Fahrzeug, die
Zusammensetzung der Felder an der Empfangsantenne sowie die
Änderungen der sich ergebenden Polarisation.
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In Fig. 1 ist die Amplitudenänderung der Felder der von
zwei Relaissendern, beispielsweise (n-1) und (n)
abgegebenen Signale dargestellt. Wenn sich das Fahrzeug in der Zone
bewegt, in der die Felder gleich oder annähernd gleich sind
und wo eine gegensätzliche Phasenlage vorliegt, empfängt es
kein Signal mehr oder lediglich ein stark gedämpftes
Signal. Diese Zone ist nachstehend als Zone der
Quasi-Gleichheit der Felder oder "Nullstelle" bezeichnet.
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Im vorhergehenden Fall einer vertikalen Polarisation, der
durch Fig. 2 erläutert wird, wird die "Nullstelle"
erhalten, wenn die Rotationsphasen des von dem Relaissender (n
1) stammenden Signals und des von dem Relaissender (n)
stammenden Signals entgegengesetzt sind.
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Erfindungsgemäß sind die Sendeantennen der Relaissender
wechselweise von einem Relaissender zum nächsten
Relaissender um 45º nach einer Seite oder der anderen der Vertikalen
geneigt, das heißt, bezogen auf den Fall der Fig. 3, daß
die Sendeantenne En-2 des Relaissenders (n-2) um 45º nach
einer Seite in Bezug auf die Vertikale geneigt sein wird,
während die Sendeantenne En-1 des Relaissenders (n-1)
gleichfalls um 45º geneigt sein wird, jedoch mit Bezug auf
die Vertikale zur anderen Seite, und jene En des
Relaissenders (n) von neuem um 45º zur gleichen Seite wie die
Antenne des Relaissenders (n-2) geneigt sein wird, und so
weiter. Im Fall einer Kette bzw. Folge von Relaissendern gemäß
den vorstehend genannten Patentanmeldungen hat jede
Empfangsantenne selbstverständlich die gleiche Neigung wie die
Sendeantenne des vorhergehenden Relaissenders.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, wird der Empfang der Sendung des
Relaissenders (n-2) durch den Relaissender (n) aufgrund der
Kreuzung bzw. Überschneidung der Polarisation abgeschwächt.
Die aufgrund der Laufzeitdifferenz t&sub2;-t&sub1; auftretende Modu
lation des Kurvenverlaufs der Amplitude/Frequenz wird
beträchtlich verringert. Das Paßband ist in diesem Fall nur
noch durch die Filter des Systems und nicht mehr aufgrund
von Effekten der Pseudo-Periode der Summe der beiden
Hochfrequenzsignale (dem von n-2 und dem von n-1) begrenzt, die
unterschiedliche Strecken durchlaufen haben. Fig. 3 zeigt
gleichfalls, daß im Fall eines Ballsenders die Sendeantenne
eines Relaissenders mit dessen Empfangsantenne gekreuzt
ist. Dies erhöht die Eingangs-Ausgangs-Entkopplung der
Relaissender.
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Mit Bezug auf Fig. 4 ist erkennbar, daß die von den
Relaissendern (n-1) und (n) emittierten und von der Antenne des
Fahrzeugs empfangenen Felder eine Vertikalkomponente V und
eine Horizontalkomponente H aufweisen. Die am Fahrzeug
befindliche, bewegliche Antenne empfängt zwei vertikale
Felder, ein von (n) stammendes Vn und das andere, Vn-1, von (n-
1) stammend. Auf ähnliche Weise empfängt sie zwei weitere
horizontale Felder Hn, Hn-1. Der gleiche Fall liegt zwischen
den Relaissendern (n) und (n+1), den Relaissendern (n+1)
und (n+2) usw. vor. Die Felder setzen sich gemäß der
Darstellung in Fig. 4 zusammen.
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Wenn sich das Fahrzeug von dem Relaissender (n-1) auf den
Relaissender (n) hin bewegt, drehen sich die empfangenen
Felder, wie im Fall gemäß Fig. 2, wobei die Phase von der
Position des beweglichen Fahrzeugs abhängig ist. Die Phasen
der von (n) und von (n-1) stammenden Felder drehen sich
gegensätzlich.
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Fig. 5 zeigt die Anderungen der sich ergebenden
Polarisation.
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Alles erfolgt, als ob eine einzige, aus zwei senkrecht
zueinander angeordneten Strahlerelementen bestehende
Sendeantenne vorhanden wäre. Ein Element entspricht dem von (n)
stammenden Signal, und ein Element entspricht dem von (n-1)
stammenden Signal. Als Funktion der Position des Fahrzeugs
ist die Phasendifferenz ΔΦ (in der Fig. symbolisch durch
eine Wicklung dargestellt) der vertikalen und horizontalen
Elemente zwischen 0 und 360º veränderlich.
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Bei ΔΦ = 90º ist die Polarisation zirkular.
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Bei ΔΦ = 0 oder 180º ist die Polarisation linear,
horizontal oder vertikal, jedoch liegt in der Praxis die
Polarisation niemals linear vor, sondern elliptisch.
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Für alle anderen Werte liegt eine elliptische Polarisation
vor.
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Es gibt folglich keine vollständige Auslöschung der sich
ergebenden Amplitude mehr.
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Selbstverständlich ist die Erfindung auf die in den
vorstehend genannten Patentanmeldungen der Anmelderin
beschriebenen Systeme anwendbar, aber auch auf jedes System zur
Rundfunkübertragung, bei dem ein Netz von Sendern, von
Relaissendern oder von Ballsendern auf der gleichen Frequenz
sendet.
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Die Erfindung ermöglicht es nicht nur, die gestellte
Aufgabe, nämlich die Beseitigung von "Nullstellen", unabhängig
vom System oder dem Netz von Sendern zu lösen, sondern
ermöglicht zugleich eine Verbesserung der Ergebnisse, die
aufgrund der Erfindungen in den beiden ersten
Patentanmeldungen erreicht wurden, das heißt, eine Verbesserung der
Sende antennen-Empfangs antennen-Entkopplung der Relais sender
im Fall, in dem man sie bei einem derartigen System
anwendet, und eine noch stärkere Dämpfung des Empfangs vom
Relaissender (n-2).