JPS5923659B2 - デユプレツクスマイクロ波無線方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、所定の伝送路区間に沿つて移動する移動送受
信局とこれらの伝送路区間に沿つて所定の間隔で配置さ
れ伝送路区間両方の方向に送受信する送受信局（中継送
受信局）との間でデイジタルデータを送受信装置を用い
て伝送するためのデユプレツクスマイクロ波無線通信方
式であつて、この場合伝送区間の中継送受信局が中央送
受信局に接続されており、前記送受信装置は送信分岐用
および受信分岐用の唯１つの発振器を有し、該送信分岐
と受信分岐とはサーキユレータを介して接続されており
、該サーキユレータの減結合路を介して送信分岐に設け
られている前記発振器の信号の僅かな部分が、受信分岐
に設けられているマイクロ波ミクサへ導びかれるように
されているデユプレツクスマイクロ波無線通信方式に関
する。

ここで言うデユプレツクスないし２重通信方式とは、送
信および受信が相互に両方向で行なわれる通信方式のこ
とである。この場合、複数の送受信局が同時に受信を行
なうことはできる。しかし１度に送信できるのは１つの
送受信局だけである。従つて個々の送受信局は、送信す
べき情報を順次送信する。この形式の無線通信方式は鉄
道交通にとくに重要である。

既存伝送路網の経済的利用およびこの点で望まれる列車
の高速、高密度化は列車と固定伝送路装置の間にデータ
および信号交換の増大を必要とする。交献６エレクトリ
ツシユ バーネン （ＥｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅＢａｈｎｅｎ）４４（１９７
３年）第４巻８３〜９２ページによりデータ交換をいわ
ゆるラインコンダクタ方式によつて行うことは公知であ
る。

このラインコンダクタ方式の場合、固定局に対する送受
信アンテナとして動作する誘導線路ループは軌道の範囲
に設置される。乗物上の移動送受信局とこれらの固定局
の間のデータ伝送は周波数帯域５０ｋＨｚ＜７）ＦＳＫ
変調はよつて行われ、最大伝送速度は約１２００ボ一に
制限される。このデータ伝送速度の制限を無視してもラ
インコンダクタ方式にはとくに軌道路盤上の作業の場合
、線路ループの機械的損傷の危険が大きい欠点がある。
この形式の無線通信方式の場合機械的損傷の危険は誘導
ループによる伝送をやめ、互いに接続されている局がそ
の情報を無線によつて交換することにより避けられる。

この種の方式はたとえば文献ＥＴＲアイゼンバーンテヒ
ニツシユ ルントシヤウ（Ｅｉｓｅｎｂａｈｎｔｅｃｈ
ｎｉｓｃｈｅＲｕｎｄｓｃｈａｕ）第１０巻、１９７１
年１０月、４０２〜４１１ページから公知である。本出
願人による先願によりこれら公知方式を改善した無線通
信方式が提案され、これによれば主局を形成する一連の
局の間の伝送路区間は中間局によつて分割され、主局は
距離のもつとも近い中間局伝送区間を形成するように結
合され、主局と結合する中間局および主局は移動局と信
号交換するための相手局となる。

マイクロ波発振器の周波数安定度には、周波数帯域の経
済的利用の必要性およびＩＦ帯域幅に関するＩＦフイル
タ装置への受信側の要求から、高度の要求が課される。

本発明の目的は前記通信方式のデユプレツクスマイクロ
波無線通信方式において、固定および移動局の送受信装
置の技術的に簡単で安価な構成を実現することである。

この目的は本発明により次のようにして解決される。

即ち半デユプレツクス動作の場合、変調入力側を有する
送信分岐に接続されているサーキュレータアームと、復
調信号用の出力側を有する受信分岐に接続されているサ
ーキユレータアームとの間にある第３サーキユレータア
ームに３ｄＢ結合器が接続されており、該３ｄＢ結合器
に放射方向が相互に１８００異なる２つのアンテナが接
続されるようにし、信号ケーブルにおいて送信分岐の変
調入力側へ供給されたデイジタル変調信号が、安定化回
路を有するマイクロ波発振器用の、周波数の安定化され
たかつ周波数偏移変調可能な基準周波数源を制御し該制
御を、該マイクロ波発振器が、送信時には変調信号と同
期して２つの別個の高度に安定な周波数位置を交互にと
るようにし、受信時には第３の別個の周波数位置をとる
ようにし、サーキユレータの減結合路を介して受信分岐
へ導びかれるマイクロ波発振器の僅かな信号で受信信号
を変換することによつて得た中間周波が、後置接続され
ている増幅器および復調器へ導びかれるようにしたこと
により解決されている。さらに上述の構成によつて、次
の問題も解決されている。即ち冒頭で説明したマイクロ
波通信方式では、送受信装置の送信分岐および受信分岐
に対して１つの局部発信器（マイクロ波発振器）が共通
に使用される。半デユプレツクス動作において送信時に
も受信時にも同一の発振器が用いられる場合、受信時に
送信電力が局部発振器の周波により放射される。本発明
ではこの現象に対処するために、第３の周波数位置を設
けている。つまり、送信時にはマイクロ波発振器がデイ
ジタル信号のその都度の状態を表わす２つの周波数位置
をとり、受信時には、上記２つの周波数位置と離れた第
３の周波数位置が、中立的な位置として設定されるので
ある。このように、送信を行なわない送受信局を第３の
周波数位置に設定すれば、受信時に送信電力の不都合な
放射が生じても、それが通信系に悪影響を及ぼすことは
なくなる効果が得られる。

というのも、受信分岐でこの第３の周波および局部発振
器周波から形成される混合周波は、受信分岐に設けられ
たフイルタの通過帯域内には入らないようにこのフイル
タによつて除去されるからである。従つてこのフイルタ
は、受信した有効周波（第１および第２の周波）および
局部発振器周波から成る中間周波だけを通過させるよう
にして、受信分岐における障害の発生を阻止する。即ち
、送信時にマイクロ波発振器を２つの周波数位置の間で
切換え、受信時には第３の周波数位置に設定することに
より、受信持に生じる送信電力の不所望な放射が、受信
分岐に設けられているフイルタによつて除去可能な周波
数で行なわれるようにする。従つてこの不所望な放射が
受信分岐に悪影響を及ぼすことがなくなる効果が得られ
る。前述の周波数安定度に対する要求に対して、特許請
求の範囲第２項記載の構成により、マイクロ波発振器に
対して安定化回路が設けられる。

この回路の中では、所定の信号が比較され、また相応の
制御ループで追従制御が行なわれる。従つて、マイクロ
波発振器の周波数安定度を著しく高めることができる。
マイクロ波発振器の安定化のため、安定化および変調装
置はマイクロ波発振器に基準信号を与えるＦＭまたはＦ
ＳＫ変調しうる基準発振器、および第１位相比較回路を
有し、第１位相比較回路でこの基準信号は高い周波数の
、発振周波数の制御可能な自走発振器の適当なフアクタ
で分周された信号と比較され、自走発振器はこの比較に
よつて形成された制御電圧で制御され、自走発振器から
の安定化された信号は周波数がてい倍されてハーモニツ
クミクサに送られ、このミクサには同時に安定化すべき
マイクロ波発振器の出力の１部が送られ、ミクサで形成
された中間周波は第２の位相比較回路で安定化された自
走発振器の周波数と比較され、マイクロ波発振器は第２
位相比較回路の出力電圧で制御される。

中間（中継）局の場合、発振器によつて発生した基準信
号のＦＭまたはＦＳＫ変調は有利にそれぞれの中間局で
行われ、または変調区間の中間局のため水晶安定基準信
号を主局でつくり、ＦＭまたはＦＳＫ変調して中間局へ
送信することができる。

次に本発明を図面により説明する。

第１図は中継局または移動局の送受信装置のプロツク回
路図である。

送受信装置は変調入力１を有する送信部および変調出力
を有する受信部からなる。信号ケーブル（変調ケーブル
）１，２は中継局または移動局へ変調信号を送り、受信
した復調信号を取出すために役立つ。送信部はマイク口
波発振器３および安定化回路４を含み、安定化・回路は
後述のように発振器を安定化（および変調）するために
役立つ。受信部はマイクロ波ミクサ５（受信ミクサ）な
らびにマイクロ波ミクサ５で形成された中間周波を復調
する増幅器および復調器６を有する。送信部および受信
部はサーキユレータ７を介して互いに結合され、送信部
はサーキユレータ７の１つのアームに接続され、受信部
は送信の方向に１つおいて続くアームに接続される。サ
ーキユレータ７の中間アームは導波管技術で形成された
３−ＤＢ−デイバイダ／結合部８に接続され、このデイ
バイダ／結合器は放射方向が互いに１８０の離れた２つ
のホーン放射アンテナ９，１０へ接続される。マイクロ
波発振器３で発生した信号はサーキユレータ７の結合通
路を通り、３−ＤＢ−デイバイダ８で等分され、２つの
ホーンアンテナ９，１０から１８０さ離れた２つの方向
へ放射される。

受信の場合ホーンアンテナ９，１０から得られたマイク
ロ波信号は３−ＤＢ−デイバイダ／結合器で結合され、
サーキユレータ７の第２結合通路を介してマイクロ波ミ
クサ５に達する。サーキユレータ７の減結合通路を介し
て（図に点線の矢で示す）送信部のマイクロ波発振器３
からの、サーキユレータの減結合減衰によつてエネルギ
ーを減少した信号が受信部のマイクロ波ミクサ５へ達し
、ここで局部発振信号として受信したマイクロ波信号を
低い周波数のＩＦ信号に変換する。

ＦＭまたはＦＳＫ復調器内の適当な処理によりこの信号
はデイジタル信号に変換され、（中継局の場合）変調ケ
ーブルを介して主局へ送られる。半デユプレツクス動作
の場合、１つの発振器が送信および受信の両方に共用さ
れるので、受信時には送信電力が局部発振器の周波数で
不所望に放射される。この問題に対処するため、受信時
には非送信局が第３の周波数位置、例えば周波数範囲の
中間、に設定される。それにより、受信時に発生する不
所望な放射は、送受信装置の受信分岐に設けられる図示
されていない適当なフイルタで除去される。換言すれば
信号ケーブルで送信分岐の変調入力側に伝送されるデイ
ジタル変調信号がマイクロ波発振器用の、周波数の安定
化されたかつ周波数偏移変調可能な基準周波数源を制御
し、それによつて送信の場合には、前記マイクロ波発振
器が、変調信号と同期して二つの別個の高度に安定な周
波数位置の間を交互にとるように動作し、受信の場合に
は、第３の別個の周波数位置をとるようにしたのである
。

第２図に示す安定化装置には発振器の周波数、分周器お
よびてい倍器を示すため数値が使用され、変調入力はＩ
で示される。

発振器１１で発生した信号、たとえばｆ＝１０ＭＨｚは
、バラタタダイオード１２によりこれと並列配置の水晶
クリスタル１３の共振周波数をシフトすることによつて
ＦＭ変調またはＦＳＫ変調される。変調信号は位相比較
回路１４へ送られ、ここでこの信号は５００ＭＢｚで作
動する電圧制御発振器１６（ＶＣＯ）の分周器１５で１
／５０に分周した信号と比較される。得られた制御電圧
は直流電圧増幅器１７で増幅され、発振器１６の制御入
カへ送られ、このようにして制御ループが形成される。
すでに効果的に水晶安定化された５００ＭＨｚ発振器信
号はてい倍器１８で周波数が７倍にてい倍され、ハーモ
ニツクミクサ１９へ送られる。ハーモニツクミクサ１９
にはさらに局部発振器信号により周波数ｆ＝３５．５Ｇ
Ｈｚに安定化されるマイクロ波発振器２０の信号から方
向性結合器２１により結合された出力の一部が送られる
。ハーモニツタミクサ１９で形成された約５００ＭＨｚ
の中間周波はＩＦ増幅器２２で増幅され、第２位相比較
回路２３で第１制御ループの５００ＭＨｚ発振器１６の
信号と再び比較される。第２位相比較回路２３の出力信
号は直流電圧増幅器２４で増幅され、安定化すべきマイ
クロ波発振器２０の周波数を制御する。第３図は安定化
回路のもう１つの実施例の一部であり、この回路は第２
図の実施例と異なり、ＦＭまたはＦＳＫ変調した基準信
号が信号ケーブル（変調ケーブル）２９を介して中継局
へ送信される。

この場合水晶安定化された基準信号は変調区間のすべて
の中継局のために主局でつくられる。位相比較は位相比
較回路２５で１００ＫＨｚ水晶発振器から信号ケーブル
を介して送信された信号と、分周器２６で周波数を１／
５０００に分周した発振周波数の制御可能な自走５００
ＭＨｚ発振器２７の信号が比較される。位相比較回路２
５の出力信号は直流電圧増幅器２８を介して５００ＭＨ
ｚ発振器２７を制御する。５００ＭＨｚ発振器の出力分
岐（回路のＡ点）に始まる安定化回路構成の残部は第２
図に破線で包囲した回路部Ｂに相当する。

それゆえこの回路Ｂの構造および機能に関しては第２図
のこの部分およびその説明を参照することができる。多
数の中継局の周波数スタガを行う場合、相当数の変調周
波が送信され、それぞれの中継局で適当なフイルタによ
つて分波される。

そのための回路が第４図に示される。３つの中継局ＲＳ
ｌ，ＲＳ２，ＲＳ３のための変調波が信号ケーブル（変
調ケーブル）３０を介して送信される。

ケーブルの入力部に各中継局ＲＳｌ，ＲＳ２，ＲＳ３は
それぞれフイルタ３１，３２，３３を有し、これらはこ
の場合それぞれ周波数５０，１００および２００ＫＨｚ
に同調される。各フイルタに続いて接続された前置分周
器３４，３５，３６で３つの異なる変調周波数は５０Ｋ
Ｈｚ位置に前分周され、その際周波数は安定化回路のて
い倍度によつて分周されたマイクロ波周波数スタガだけ
異なる。個個の中継局の送受信装置のマイクロ波発振器
の安定化回路の構成は第２図で説明したものに相当する
。説明のため第１位相比較回路３７，３８，３９、５０
０ＭＨｚ発振器４３，４４，４５および分周器４０，４
１，４２を有する制御ループだけを各中継局ＲＳｌ，Ｒ
Ｓ２，ＲＳ３に示した。第５図は３つの異なる周波数の
場合の主局の水晶発振器を示す。各部は水晶振動子４９
，５０，５１を有する１０ＭＨｚ発振器４６，４７，４
８、並列のバラクタダイオード５２，５３，５４および
１０ＭＨｚ発振器に続く前置分周器５５，５６，５７を
含み、これらの前置分周器でＦＭまたはＦＳＫ変調信号
はそれぞれ１：２００，１：１００，１：５０の比で前
分周される。３つの出力信号５０ＫＨｚ，１００ＫＨｚ
、および２００ＫＨｚは共通の変調ケーブル３０を介し
て個々の中継局へ送られ、ここでこの信号は第４図およ
び前記説明のように処理される。

異なる周波数の中継局はもちろん異なる変調にすること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中継局または移動局の送受信装置のプロツク回
路図、第２図および第３図は第１図の送受信装置のマイ
クロ波発振器の安定化回路、第４図および第５図は主局
の水晶発振器から中継局へ変調周波を分配する回路を示
す図である。 １，２・・・・・・変調ケーブル、３・・・・・・発振
器、４・・・・・・安定化回路、５・・・・・・ミクサ
、６・・・・・・復調器、７・・・・・・サーキュレー
タ、８・・・・・・デイバイダ／結合器、９，１０・・
・・・・ホーンアンテナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の伝送路区間に沿つて移動する移動送受信局と
   これらの伝送路区間に沿つて所定の間隔で配置され伝送
   路区間両方の方向に送受信する送受信局（中継送受信局
   ）との間でディジタルデータを送受信装置を用いて伝送
   するためのデユプレツクスマイクロ波無線通信方式であ
   つて、この場合伝送区間の中継送受信局が中央送受信局
   に接続されており、前記送受信装置は送信分岐用および
   受信分岐用の唯１つの発振器を有し、該送信分岐と受信
   分岐とはサーキユレータを介して接続されており、該サ
   ーキユレータの減結合録を介して送信分岐に設けられて
   いる前記発振器の信号の僅かな部分が、受信分岐に設け
   られているマイクロ波ミクサへ導びかれるようにされて
   いるデユプレツクスマイクロ波無線通信方式において、
   半デユプレツクス動作の場合、変調入力側 I を有する
   送信分岐に接続されているサーキユレータ７のアームと
   、復調信号用の出力側IIを有する受信分岐に接続されて
   いるサーキユレータアームとの間にある第３サーキユレ
   ータアームに３ｄＢ結合器８が接続されており、該３ｄ
   Ｂ結合器に放射方向が相互に１８０°異なる２つのアン
   テナ９、１０が接続されるようにし、信号ケーブルにお
   いて送信分岐の変調入力側 I へ供給されたディジタル
   変調信号が、安定化回路を有するマイクロ波発振器３用
   の、周波数の安定化されたかつ周波数偏移変調可能な基
   準周波数源を制御し該制御を、該マイクロ波発振器が、
   送信時には変調信号と同期して２つの別個の高度に安定
   な周波数位置を交互にとり、受信時には第３の別個の周
   波数位置をとるように行なうようにし、サーキユレータ
   の減結合路を介して受信分岐へ導びかれるマイクロ波発
   振器の僅かな信号で受信信号を変換することによつて得
   た中間周波が、後置接続されている増幅器および復調器
   ６へ導びかれるようにしたことを特徴とする、デユプレ
   ツクスマイクス波無線通信方式。 ２ 送受信装置の送信分岐のマイクロ波発振器を安定化
   するために、ＦＭないしＦＳＫ変調された信号がマイク
   ロ波発振器のための基準信号として第１位相比較回路１
   ４で高い周波数の、発振周波数の制御可能な自走発振器
   １６の適当なファクタで分周された信号と比較され、自
   走発振器１６がこの比較によつて形成された制御電圧で
   追従制御され、自走発振器１６からの安定化された信号
   が周波数をてい倍してハーモニツクミクサ１９に送られ
   、このミクサ１９には同時に安定化すべきマイクロ波発
   振器２０の出力の１部が送られ、ミクサ１９で形成され
   た中間周波が第２の位相比較回路２３で安定化された自
   走発振器１６の周波数と比較され、マイクロ波発振器２
   ０が第２位相回路２３の出力電圧を介して追従制御され
   る特許請求の範囲第１項記載のデユプレツクスマイクロ
   波無線通信方式。