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Verfahren zum Empfangen und.verstärkten Wiederaussenden elektromagnetischer
Wellen insbesondere des Meter- und Dezimeter-Wellengebietes Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Empfangen und verstärkten Wiederaussenden elektromagnetischer
Wellen insbesondere des Meterwnd Dezimeter-Welle:n!gebietes und eignet sich besonders
für Relaisstationen zur Überbrückung großer Entfernungen bzw. auch zur Rundfunkversorgung
von -Orten in tiefeingeschnittenen Tälern mit frequenzmodulierten ultrakurzen Wellen.
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Werden solche Relaisstationen mit einem vollständigen Empfänger und
einem vollständigen Sender ausgerüstet, so müssen im Sender die üblichen Mittel
zur Konstanthaltung der Frequenz, des Frequenzhubes usw. vorgesehen sein, was den
Sender verteuert. Ferner entstehen durch die Demodulation und Neumodulation Verzerrungen
und Störspannungen, die die Qualität des wiederausgesendeten Signals erheblich verschlechtern.
Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile wird gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zum Empfangen und verstärkten Wiederaussenden elektromagnetischer
Wellen insbesondere des Meter- und Dezimeter-Wellengebietes vorgeschlagen, bei dem
die empfangene frequenzmodulierte Schwingung in einer Mischstufe mit der Frequenz
des Steuersenders gemischt und die entstehende Zwischenfrequenz vorzugsweise nach
Zwischenverstärkung einer Phasenbrücke zugeführt wird, welche außerdem die Schwingung
eines auf die Versatzfrequenz abgestimmten Hilfsoszillators erhält, wobei die gewonnene
Regelspannung vorzugsweise über einen Tiefpaß einer Reaktanzschaltung od. dgl. zur
hinsichtlich der Modulationsfrequenz synchronen Steuerung, d. h. einer fortlaufenden
Korrektur der Frequenz des Steuersenders entsprechend der Modulation der
empfangenen
Schwingung, zugeführt wird. Der auf die Versatzfrequenz abgestimmte Hilfsoszillator
soll hierbei vorzugsweise quarzgesteuert sein.
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Es ,ist zwar bereits eineEintrichtung zur Steuerung eines Oszillators
für ultrakurze Wellen mit Hilfe einer frequenzmodulierten Steuerfrequenz bekanntgeworden,
bei der ebenfalls aus der empfangenen und der im örtlichen Steuersender erzeugten
Schwingung eine Regelspannung gewonnen wird, die über eine Reaktanzschaltung dem
Steuersender zwecks Steuerung entsprechend der Frequenzänderung der empfangenen
Schwingung zugeführt wird. Bei dieser bekannten Anordnung werden die empfangenen
frequenzmodulierten Schwingungen und die Schwingungen eines ersten hochfrequenten
Hilfsoszillators einer Mischstufe zugeleitet und die erhaltene Zwischenfrequenz
nach entsprechender Verstärkung einem Phasenvergleicher zugeführt. Außerdem werden
die Schwingungen des Steuersenders und die Schwingungen eines weiteren hochfrequenten
Hilfsoszillators einer zweiten Mischstufe zugeführt und die hierbei erhaltene Zwischenfrequenz,
gegebenenfalls nach entsprechender Verstärkung, ebenfalls dem Phasenvergleicher
zugeleitet. Hierbei wird eine Regelspannung gewonnen, die über eine Reaktanzschaltung
zur Steuerung der Schwingungen des Steuersenders entsprechend den Frequenzänderungen
der empfangenen Schwingungen dient. An Stelle der beiden hochfrequenten Hilf soszillatoren
kann auch ein gemeinsamer Hilfssender benutzt werden, wobei jedoch dann die der
einen Mischstufe zugeführten Schwingungen über einen Frequenzverlagerer eine Frequenzänderung
entsprechend einer gewünschten Frequenzdifferenz zwischen empfangenen und ausgesendeten
Schwingungen erhalten.
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Bei dieser bekannten Einrichtung werden zur Lösung der genannten Aufgabe
somit außer dem eigentlichen Steuersender noch zwei weitere hochfrequente Hilfssender
bzw. ein weiterer hochfrequenter Hilfssender und ein zusätzlicher Frequenzverlagerer
benötigt, um die Regelspannung für die Steuerung des Steuersenders zu erhalten.
Der technische Aufwand ist demnach sehr erheblich, wobei die Einrichtung außerdem
den Nachteil hat, daß der Steuersender leicht aus dem Takt fallen kann. Um den zuletzt
genannten Nachteil zu beseitigen, müßte die bekannte Einrichtung noch einen zusätzlichen
Phasendifferenzgenerator erhalten, was den Aufwand weiterhin erhöhen würde.
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Demgegenüber wurde gemäß der vorliegenden Erfindung erkannt, daß es
mit relativ einfachen Mitteln möglich ist, den örtlichen Steuersender fest mit den
empfangenen Schwingungen zu verkoppeln, so daß ein Außertrittfallen des Steuersenders
nicht eintreten kann. Wie bereits erwähnt, kann dies dadurch bewirkt werden, daß
die empfangenen frequenzmodulierten Schwingungen und die Schwingungen des Steuersenders
einer Mischstufe zugeführt werden, in der eine phasenmodulierte Differenzfrequenz
(Versatzfrequenz) gewonnen wird. Diese rein phasenmodulierte Versatzfrequenz, die
nur verhältnismäßig kleine Phasenhübe aufweist, wird anschließend nach geeigneter
Verstärkung einer Phasenbrücke zugeführt und dort mit der unmodulierten Schwingung
eines auf die Versatzfrequenz abgestimmten vorzugsweise quarzgesteuerten Hilfsoszillators
verglichen, wobei die für die Steuerung des Senders erforderliche Regelspannung
gewonnen wird. Auf diese Weise gelingt es bis auf sehr kleine Phasenhubunterschiede,
zwischen den empfangenen und wiederausgesendeten Schwingungen einen absoluten Parallellauf
der Augenblicksfrequenten zu erzielen.
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Durch die Mischung der empfangenen, gegebenenfalls in einem Antennenfilter
gesiebten und in einer Hochfrequenzverstärkerstufe verstärkten frequenzmodulierten
Schwingungen mit den Schwingungen des örtlichen Steuersenders in einer Mischstufe
wird eine nur phasenmodulierte Versatzfrequenz erhalten. Ist die empfangene Schwingung
unmoduliert, so ist die Versatzfrequenz konstant und hat gegenüber der unmodulierten
Schwingung des Hilfsoszillators die Phasendifferenz Null. Die in der Phasenbrücke
entstehende Regelspannung ist dann ebenfalls Null. Ist die empfangene Schwingung
jedoch frequenzmoduliert, so hat dies zunächst eine Phasenänderung sowohl der empfangenen
Schwingungen als auch der in der Mischstufe erzeugten Versatzfrequenz zur Folge.
Es tritt also eine Phasenmodulation auf, die in der Phasenbrücke beim Vergleich
mit der Schwingung des vorzugsweise quarzgesteuerten Hilfsoszillators zur Erzeugung
von Wechselspannungen entsprechend den Phasenhüben der Versatzfrequenz führt. Diese
Wechselspannungen werden dann zur Steuerung des örtlichen Steuersenders benutzt.
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Das nach der Erfindung vorgeschlagene Verfahren weist gegenüber dem
Bekannten noch weitere Vorteile auf. Da der bestehende Phasenhub im Zwischenfrequenzverstärkerumgekehrt
proportional der angewandten Verstärkungsziffer ist, kann der Zwischenfrequenzversfärker
um so schmalbandiger ausgelegt werden, je größer die angewandte Verstärkung gemacht
wird. Dies hat zur Folge, daß die Bandbreite des Zwischenfrequenzverstärkers praktisch
nur die eines Verstärkers für amplitudenmodulierte Schwingungen zu sein braucht.
Bei schmalbandiger Auslegung des Zwischenfrequenzverstärkers kann aber je Röhrenstufe
eine größere Verstärkung erzielt werden, wobei innerhalb des schmalen Bandbereiches
äußerst kleine positive oder negative Gruppenlaufzeiten erreicht werden können.
Zur Durchführung .des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit außer einer Mischstufe
nur ein mit geringem Aufwand herzustellender schmalbandiger Zwischenfrequenzverstärker
erforderlich, wobei die Phasenbrücke ebenfalls nur für relativ niedrige Frequenzen
ausgelegt zu sein braucht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur verhältnismäßig
kleine Phasenhübe auftreten, die in Verbindung mit der konstanten Phasenlage der
Schwingungen des Hilfsoszillators eine sehr große Genauigkeit des Regelvorganges
ergeben.
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Wird ein Relaissender benutzt, bei dem die wiederausgesendeten Schwingungen
mit den empfangenen
Schwingungen übereinstimmen sollen, so kann
grundsätzlich die gleiche Einrichtung benutzt werden, wobei jedoch an die Stelle
der Mischstufe 4. eine hochfrequente Phasenbrücke tritt. Die in dieser Phasenbrücke
erzeugte Wechselspannung kann dann über eine Verstärkerstufe und gegebenenfalls
einen Tiefpaß ebenfalls dem Reaktanzrohr des Steuersenders zugeführt werden.
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Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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In dem Blockschema in der Figur stellt dar i eine Empfangsantenne,
2 ein Antennenfilter, 3 einen Hochfrequenzverstärker und q. eine Mischstufe, der
außer dem empfangenen Signal die in dem Steuersender io erzeugte Sendefrequenz zugeführt
wird. Hierbei entsteht eine Zwischenfrequenz, die gleich der Frequenzdifferenz zwischen
der Frequenz des empfangenen Signals und der des Steuersenders und damit gleich
der Versatzfrequenz ist. Diese Zwischenfrequenz wird in der Verstärkerstufe 5 verstärkt
und in der Phasenbrücke 6 mit der im Ouarzoszillator 7 erzeugten Versatzfrequenz
verglichen.
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Bei Frequenzgleichheit entsteht am Ausgang der Phasenbrücke eine Gleichspannungskomponente,
die vom Phasenwinkel zwischen beiden Hochfreqüenzspannungen nach einer Cosinusfunktion
abhängt. Diese Gleichspannungskomponente beeinflußt über den Tiefpaß 8 eine mit
dem Steuersender io verbundene Reaktanzschaltung 9 und damit die Frequenz des Steuersenders.
Dabei tritt zwangläufig eine Synchronisation der Sendermodulation mit der der empfangenen
Schwingung ein, so daß der Steuersender exakt dem Frequenzhub des empfangenen Senders
folgt und die Modulation verzerrungsfrei übertragen wird. Der Tiefpaß, der eine
obere Grenzfrequenz von 15 bis 2o kHz besitzen kann, beseitigt alle Barüberliegenden
Frequenzen, so daß der Steuersender nur die Frequenzen aufmoduliert erhält, die
auch am Ausgang eines Ballempfängers auftreten würden. Vor oder hinter diesem Tiefpaß
kann die Modulation auch zu Abhörzwecken oder niederfrequenter Verteilung abgenommen
werden. Die Hochfrequenz des Steuersenders wird dann in dem Senderverstärker i i
verstärkt und auf die Sendeantenne 12 übertragen.
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Statt der getrennten Sende- und Empfangsantennen kann auch eine gemeinsame
Antenne verwendet werden; es werden dann jedoch höhere Anforderungen an das Antennenfilter
2 gestellt, um zu vermeiden, daß der Sender den Empfänger verstopft.