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Hochfrequenz-Richtverbindungs-Mehrkanalnachrichtensystem Die Erfindung
befaBt sich mit der Lösung der Aufgabe, gleichzeitig mehrere Nachrichten, die sehr
breitbandige Kanäle erfordern, z. B. Gruppen von Telefongesprächen auf Trägerfrequenzen
oder Trägerimpulsen oder Fernsehprogramme, über eine drahtlose Richtverbindungsstrecke
unter EinschluB von Relaisstellen zu übertragen.
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Zur Vermeidung einer Rückkopplung an den Relaisstellen ist dabei erforderlich,
daB sich in jeder Relaisstelle für jeden HF-Kanal- die Sendefrequenz von der Empfangsfrequenz
unterscheidet. Für die Übertragung einer Nachricht in einer Richtung wird also ein
Kanalpaar benötigt. Für die Übertragung in der Gegenrichtung kann dasselbe Kanalpaar
benutzt werden, wobei dann an jeder Relaisstelle die Sendefrequenzen für jede Richtung
gleich sind und die Empfangsfrequenzen unter sich gleich, aber von der Sendefrequenz
um den Frequenzabstand der Kanäle verschieden sind. Die Transponierung kann dadurch
vorgenommen werden, daB das Empfangsfrequenzband eines Kanals mit einer Empfangsoszillatorfrequenz
in einem Dezimeterzwischenfrequenzumsetzer auf eine Zwischenfrequenz transponiert
wird. Die Zwischenfrequenz wird verstärkt und durch Überlagerung mit einer Sendeoszillatorfrequenz
in einem zweiten Zwischenfrequenzdezimeterumwandler in das Sendefrequenzband transponiert.
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Für diese Transponierung bestehen zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit
ist, an jeder Relaisstelle zwei Dezioszillatoren verschiedener Frequenzen und
einen
einzigen Zwischenfrequenzkanal vorzusehen oder aber riür eine Dezinleteroszillatorfrequenz
zu verwenden und dafür zwei Zwischenfrequenzkanäle vorzusehen, die sich um den Dezikanalabstand
unterscheiden. -Es besteht weiter die Forderung bei Mehrkanalanlagen, daß: zur Vermeidung
von Störungen Spiegelbänder und Pszillatorfrequenz zwischen die Nachrichtenkanäle
fallen, damit die Oszillatorfrequenz für die Umsetzung eines Kanals nicht eitlen
anderen Kanal stört. Diese Bedingung wird erfüllt, wenn folgende Beziehung zwischen
der Zwischenfrequenz ZF, dem Kanalabstand A und der Bandbreite B für jeden Kanal
eingehalten wird:
Nehmen wir als Beispiel an, daß die Bandbreite jedes zu übertragenden Kanals
30 MHz beträgt und die Mittenfrequenzen der Kanäle einen Abstand von 6o MHz
haben, dann können als Zwischenfrequenzen (Mittenfrequenzen) nach den beiden Gleichungen
(i) und (z). nur die Frequenzen =5, 45, 75, Ios, 135 MHz usw.- verwendet werden.
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Da Zwischenfrequenzverstärker für =05 MHz und darüber einen ziemlichen
Aufwand bedingen, der Ver= stärker wird leicht instabil und das Rauschen sehr stark,
ist man naturgemäß bestrebt, die Zwischenfrequenzen möglichst niedrig zu halten.
Eine Zwischenfrequenz kleiner als -mal der Kanalabstandsfrequenz; Gleichung (i),
die im gewählten Beispiel 45 MHz oder =5 MHz betragen würde, -kann jedoch nur dann
verwendet werden, wenn die Bandbreite des Kanals wesentlich kleiner als. der halbe
Kanalabstand ist,
weil sonst die relative Bandbreite der ZF zu groß wird, nämlich gleich oder größer
einer Oktave, wodurch sich große Schwierigkeiten beim ZF-Verstärker ergeben. Das
ZF-Band erstreckt sich von o bis
wenn die ZF-Mittenfrequenz
und von
bis A, wenn sie
beträgt.
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=Wenn zur Zwischenfrequenzverstärkung zwei Zwischenfrequenzbänder
verwendet werden, um Verstärkungsschwierigkeiten zu umgehen, die durch Rückkopplung
bei der erforderlichen großen Verstärkung entstehen, sollte zweckmäßigerweise das
zweite Frequenzband um die Kanaläbstandsfrequenz A oberhalb des ersten Zwischenfrequenzbandes
gewählt werden, so daß die gleiche Dezimeteroszülatorfrequenz zur Umsetzung Dezimeter-Zwischenfrequenz
wie auch Zwischenfrequenz -Dezimeter benutzt werden kann. In einem derartigen Falle
muß jedoch die erste Zwischenfrequenz ZF mindestens eine Mittenfreqüenz haben, die
gleich 7 der Kanalabstandsfrequenz be-4 trägt, d. h.
weil sonst die ersten Harmonischen der ersten Zwischenfrequenz in das Band der zweiten
Zwischenfrequenz fallen würden. Bei einer derartigen Bemessung müßte in dem gewählten
Beispiel, Bandbreite = 3o MHz, Kanalabstand - 60 MHz, die erste Zwischenfrequenz
=05 MHz = =5 und die zweite Zwischenfrequenz 165 MHz = =5 MHz betragen. Wie schon
ausgeführt, sind derartige Zwischenfrequenzen für die Verstärkung ungeeignet.
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Bei Verwendung der zweiten Möglichkeit, nämlich die Verwendung nur
-eines Zwischenfrequenzbandes und zwei Dezioszillatorfrequenzen, ergeben sich folgende
Schwierigkeiten. Die Oszillatorfrequenz liegt bei Einhaltung der obenerwähntenBedingungen
grundsätzlich am Rand eines Kanalpaares. Wenn z. B. die
der Kanalabstandsfrequenz gewählt wird, d. h.
was im gewählten Beispiel eine noch bequem zu verstärkende Zwischenfrequenz von
75 MHz ergeben würde, fällt die Oszillatorfrequenz an den Rand des zweiten Kanals
eines Kanalpaares. Dabei tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß eine starke Sendeoszillatorfrequenz
jeweils an die Grenze eines Empfangskanals des gleichen Kanalpaares fällt. Da der
Empfänger zweckmäßig in unmittelbarer Nachbarschaft oder im gleichen Gestell des
Senders untergebracht ist, wird er durch diese Sendeoszillatorfrequenz gestört,
wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen werden.
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Bei Wahl einer Zwischenfrequenz von mindestens
der Kanalabstandsfrequenz wird jedoch das eigene Kanalpaar durch die starke Sendeoszillatorfrequenz
nicht mehr beeinflußt. Dieses setzt jedoch eine Zwischenfrequenz von wenigstens
=o5 MHz voraus, deren Verstärkung einen zu hohen Aufwand erfordert.
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Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten wird ein Hochfrequenz-Richtverbindungs-Mehrkanalnachrichtensystem
unter Verwendung von Relaisstationen, bei denen ein Wechsel zwischen Empfangs- und
Sendefrequenz an jeder Relaisstelle und die ZF-Verstärkung in einem allen HF-Kanälen
gemeinsamen Zwischenfrequenzbereich stattfindet und die Zwischenfrequenz so gewählt
ist, daß HF-Spiegelbänder und HF-Oszillatorfrequenzen nicht in Nutzkanäle fallen,
vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, däß für den oberen Kanal jedes
Kanalpaares die Oszillatorfrequenz größer als die Kanalfrequenz und für den unteren
Kanal jedes Kanalpaares kleiner als die Kanalfrequenz gewählt wird und daß der Abstand
der Sende- und Empfangsoszillatorfrequenz gleich der doppelten Zwischenfrequenz
plus der Kanalabstandsfrequenz ist.
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. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand
eines Frequenzschemas dargestellt.
Es ist angenommen, daß in dem
Hochfrequenzband zwischen i7oo MHz und 2300 MHz je fünf Breitbandkanäle von
je 30 MHz in jeder Richtung zu übertragen sind. Der Kanalabstand von Mittenfrequenz
zu Mittenfrequenz betrage 6o MHz. Zwischen den Endstellen C und D sind zwei Relaisstellen
R, und R2 vorgesehen.
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Betrachten wir als Beispiel, die Kanäle 5 und 6. Der Kanal 5 dient
dabei zur Übertragung eines Frequenzbandes von 30 MHz mit der Mittenfrequenz
von 1970 MHz von der linken Endstelle C, Sender E nach der rechten Endstelle D,
Empfänger K. An der ersten Relaisstelle Ri wird die Trägerfrequenz von 1970 MHz
im Empfänger F empfangen und durch die schwache Empfangsdezioszillatorfrequenz 05
von 1895 MHz auf ein Frequenzband von 75 MHz transponiert, welches in der Relaisstelle
Ri verstärkt wird, und anschließend durch die starke Sendedezioszillatorfrequenz
0s von 21o5 MHz auf die Frequenz von 2030 MHz transponiert, und über den
Sender G auf Kanal 6 der Relaisstelle R, ausgesandt und im Empfänger H an der Relaisstelle
R2 empfangen. Dort wird die empfangene Frequenz von 203o MHz mittels der schwachen
Empfangsoszillatorfrequenz 0e von 21o5 MHz wieder auf ein Zwischenfrequenzband von
75 MHz Mittenfrequenz transponiert, verstärkt und durch die starke Sendeoszillatorfrequenz
05 von 1895 MHz auf die Trägerfrequenz von Kanal 5 (197o MHz) transponiert und über
den Sender J an der Relaisstelle R2 ausgesandt und an der Endstelle D im Empfänger
K empfangen. In der Zeichnung sind die starken Sendeoszillatorfrequenzen zur Transponierung
der Zwischenfrequenz in die Sendefrequenz durch lange Striche und die schwachen
Empfangsoszillatorfrequenzen zur Umformung der Empfangsfrequenz in die Zwischenfrequenz
durch kurze Striche dargestellt.
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Wie ersichtlich, wird durch die Übertragung eines Kanals in einer
Richtung ein Kanalpaar, nämlich im Beispiel Kanal 5 und 6, benötigt. Dieses Kanalpaar
5 und 6 kann jedoch auch für die Übertragung eines zweiten Kanals in der Gegenrichtung
verwendet werden. Im Sender L der Endstelle D - wird die Trägerfrequenz
2030 MHz ausgesandt, die im Empfänger M an der Relaisstelle R2 empfangen
und mittels der Empfangsoszillatorfrequenz 06 von 2105 MHz in die Zwischenfrequenz
von 75 MHz transponiert wird. Die ZF wird verstärkt und mittels der Sendeoszillatorfrequenz
05 von 1895 MHz in die Trägerfrequenz von 1970 MHz vom Kanal 5 transponiert.
Diese wird über den Sender N ausgesandt und im Empfänger P an der Relaisstelle R1
empfangen. An der Relaisstelle R, wird wieder eine Transponierung auf die Kanalfrequenz
des sechsten Kanals vorgenommen, und dieser Nachrichtenkanal wird über den Sender
Q an der Relaisstelle R, ausgesandt und im Empfänger T an der Endstelle C empfangen.
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Eine Relaisstelle oder Endstelle, bei der die Sendefrequenz um den
Kanalabstand höher ist als die Empfangsfrequenz, ist im Schema jeweils mit S bezeichnet,
und eine Relaisstelle oder Endstelle, bei der die Sendefrequenz um den Kanalabstand
tiefer liegt als die Empfangsfrequenz, ist mit Z bezeichnet. In einer Strecke folgen
also S- und Z-Stellen aufeinander, wie an Hand des oben ausgeführten Beispiels erläutert
wurde. Die Dezioszillatorfrequenzen 0" und 0s für die Kanäle 5 und 6 liegen, wie
ersichtlich, außerhalb der Frequenzbänder 5 und 6. Die Dezioszillatorfrequenz 0s
liegt jedoch jeweils am Rand des Bandes für Kanal 7, und die Dezioszillatorfrequenz
05 für die Transponierung des Kanals 5 auf die Zwischenfrequenz von 75 MHz liegt
am Rande des Bandes von Kanal 4. E_ ine direkte Störung ist also nicht zu befürchten.
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Um jedoch auch im benachbarten Kanalpaar jede Störung des Empfängers
durch die kräftige Sendeoszillatorfrequenz vom anderen Kanalpaar zu vermeiden, wird
erfindungsgemäß die Aufteilung weiterhin so getroffen, daß benachbarte Kanäle nebeneinanderliegender
Kanalpaare gleichartig sind, d. h. beide entweder Sendekanäle oder Empfangskanäle
sind. Die Kanalpaare im angegebenen Schema sind 1, 2; 3, 4; 5, 6; 7, 8; 9, io; die
benachbarten Kanäle nebeneinanderliegender Kanalpaare sind also die Kanäle 2, 3;
4, 5; 6, 7; 8, g. An jeder Endstelle oder Relaisstelle liegen, wie ersichtlich,
immer Empfänger und Empfänger und Sender und Sender gegenüber. Auf diese Weise wird
erreicht, daß nur jeweils die schwache Empfangsdezioszillatorfrequenz am Rande eines
Empfangskanals des benachbarten Paares und die starke Sendeoszillatorfrequenz nur
am Rand des benachbarten Sendekanals eines anderen Kanalpaares liegt und somit gegenseitige
Störungen weitgehend vermieden sind. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Spiegelfrequenzen
Sp niemals in die einzelnen Nachrichtenkanäle fallen.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Frequenzaufteilung und Anordnung
besteht in der Verwendung einer leicht zu verstärkenden Zwischenfrequenz, die im
gewählten Beispiel 75 MHz beträgt, ohne daß durch die Dezioszillatorfrequenzen zur
Transponierung der Kanalfrequenzen auf diese Zwischenfrequenz eine Störung von Nachrichtenkanälen
auftritt.