NL8000468A

NL8000468A - RADIO RECEIVER FOR ULTRA SHORT WAVE SIGNALS.

Info

Publication number: NL8000468A
Application number: NL8000468A
Authority: NL
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1980-01-24
Publication date: 1980-07-28
Also published as: GB1324679A; NL175867B; CH538784A; DE2140680A1; DE2140680B2; NL175867C; DE2902650A1; NL7208423A

Description

* __* __

Radio-ontvangpost voor ultra-kortegolfsignalen.Radio receiving station for ultra-shortwave signals.

De uitvinding heeft betrekking op een radio-ontvang-post voor ultra-kortegolfsignalen met een tenminste uit een rondstralende antenne bestaand antennestelsel voor het ont-5 vangen van signalen met verschillende veldsterkten en voorzien van een breedbandige versterker en tenminste een, op de ontvangfrequentie van een ultra-kortegolfsignaal afgestemde frequentie-omzetter voor het verhogen van de niveaus van de ontvangen signalen en waarbij de frequentie-omzetter twee 10 mengtrappen bevat, van welke de eerste het ontvangen signaal in een middenfrequentsignaal omzet en de tweede dit midden-frequentsignaal weer naar het oorspronkelijke ontvangkanaal in het ultra-kortegolfbereik overbrengt.The invention relates to a radio-receiving station for ultra-short-wave signals with an antenna system consisting at least of a round-radiating antenna for receiving signals of different field strengths and comprising a broadband amplifier and at least one, at the receiving frequency of a ultra-short wave signal tuned frequency converter for increasing the levels of the received signals and the frequency converter comprising two mixing stages, the first of which converts the received signal into an intermediate frequency signal and the second again this intermediate frequency signal into the original receive channel in the ultra-shortwave range.

Een op dergelijke wijze ingerichte radio-ontvangpost 15 is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 2.140.680.A radio receiving station 15 arranged in such a manner is known from German Offenlegungsschrift 2,140,680.

De op zichzelf meest eenvoudige wijze van verhogen van het niveau van ontvangen ultra-kortegolfsignalen met behulp van een enkele breedbandige versterker wordt als gevolg van het grote aantal te ontvangen ultra-kortegolfzenders 20 steeds minder bruikbaar, omdat tussen het lage ontvangniveau (20 tot 20 dB yuV) van een verafgelegen zender en het betrekkelijk hoge ingangsniveau (70 tot 80 dB yuV) van nabijgelegen en/of locale zenders een verschil van ongeveer 60 dB j.iV ligt, dat ver boven het dynamiekbereik van gebruikelijke breedban-25 dige versterkers uitgaat. Aan de toepassing van alleen een dergelijke breedbandige versterking is voorts het bezwaar verbonden, dat daarbij weliswaar de signalen van locale zenders in voldoende mate worden versterkt, doch anderzijds de signalen van verafgelegen zenders in vele gevallen niet goed 30 kunnen worden ontvangen, omdat deze in te sterke mate door het ruisniveau in de signaalband en de intermodulatieruis van de versterker worden gestoord.The most simple way of increasing the level of received ultra-shortwave signals with the aid of a single broadband amplifier is itself the simplest due to the large number of ultra-shortwave transmitters to be received, because the low receiving level (20 to 20 dB) yuV) of a distant transmitter and the relatively high input level (70 to 80 dB yuV) of nearby and / or local transmitters is a difference of about 60 dB j.iV, which is far above the dynamic range of conventional broadband amplifiers. The drawback to the use of only such a broadband amplification is furthermore the drawback that, while the signals of local transmitters are amplified to a sufficient extent, on the other hand, the signals of distant transmitters cannot in many cases be received well, because they are are greatly affected by the noise level in the signal band and the intermodulation noise of the amplifier.

De toepassing van sperkringen voor het selectief verlagen van het niveau van de signalen van locale zenders, 35 teneinde dit gelijk te maken aan het niveau van de signalen van verafgelegen zenders en de invloed van intermodulatieruis op de ontvangst van deze laatstgenoemde signalen te verminderen leidt niet tot het gewenste resultaat, omdat als gevolg van de meestal te grote bandbreedte van de gebruikte sper-40 kringen ook het niveau van de signalen van verafgelegen 8000468 fc.The use of blocking circuits for selectively lowering the level of the signals from local transmitters, in order to make this equal to the level of the signals from distant transmitters and to reduce the influence of intermodulation noise on the reception of the latter signals does not lead to the desired result, because due to the usually too large bandwidth of the blocked-40 circuits used, also the level of the signals of distant 8000468 fc.

- 2 - zenders, van welke de zendfrequentie slechts weinig van die van de locale zenders verschilt zal worden verlaagd, waardoor de ontvangst daarvan praktisch ónmogelijk wordt.- 2 - transmitters, the transmission frequency of which differs only slightly from that of the local transmitters, will be lowered, making reception practically impossible.

Er is reeds een radio-ontvangpost van de bovenbe-5 schreven soort bekend, waarbij voor het ondervangen van de genoemde bezwaren voor elk ultra-kortegolfkanaal een afzonderlijke omzetter is aangebracht, door welke het ingangssignaal eerst in een middenfrequentsignaal wordt omgezet, dit middenfrequentsignaal vervolgens door versterking op een zo 10 constant moge!ijk niveau wordt gebracht en het aldus versterkte middenfrequentsignaal tenslotte weer naar het ultra-korte-golfbereik en wel in het oorspronkelijke of een ander vrij kanaal van dit bereik wordt overgebracht.A radio receiving station of the above-described type is already known, wherein a separate converter is provided for each ultra-short-wave channel in order to overcome the drawbacks mentioned, through which the input signal is first converted into an intermediate frequency signal, then this intermediate frequency signal is gain is brought to as constant a level as possible and the medium frequency signal thus amplified is finally transferred back to the ultra-short-wave range in the original or other free channel of this range.

Hoewel door deze maatregel een goede ontvangkwaliteit 15 in het ul tra-kortegol fbereik wordt verkregen vergt het realiseren daarvan een grote hoeveelheid apparatuur, hetgeen voor kleinere ontvangposten onaanvaardbaar hoge kosten met zich meebrengt.Although a good reception quality in the ultra-short wave range is obtained by this measure, the realization thereof requires a large amount of equipment, which entails unacceptably high costs for smaller reception stations.

De uitvinding beoogt, een ontvangpost van de boven-20 beschreven soort te verschaffen, waarbij het gestelde probleem op een in vergelijking tot de bekende oplossing goedkopere wijze is opgelost.The object of the invention is to provide a receiving station of the type described above, wherein the problem posed is solved in a cheaper manner compared to the known solution.

De uitvinding verschaft een radio-ontvangpost van de bovenbeschreven soort, waarbij het gestelde doel is bereikt, 25 doordat alleen voor elk van de met een lage veldsterkte ontvangen signalen een frequentie-omzetter is aangebracht en de overige, met een grotere veldsterkte ontvangen signalen aan een breedbandige ultra-kortegolfversterker worden toegevoerd, waarbij de versterking van deze versterker en de versterking 30 van elke frequentie-omzetter zodanig zijn gekozen, dat de signaal niveaus aan de uitgangen daarvan bij benadering even groot zijn.The invention provides a radio receiving station of the above-described type, the object of which has been achieved, in that a frequency converter is arranged only for each of the signals received with a low field strength and the other signals received with a higher field strength on a wideband ultra-shortwave amplifiers are supplied, the amplification of this amplifier and the amplification of each frequency converter being selected such that the signal levels at the outputs thereof are approximately the same.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin is: 35 fig. 1 een niveaudiagram van een aantal ultra-korte- golfsignalen ter plaatse van de antenne van een radio-ontvangpost.The invention will now be further elucidated with reference to the annexed drawing, in which: Fig. 1 is a level diagram of a number of ultra-short-wave signals at the antenna of a radio receiving station.

fig. 2 een schematische voorstelling van de opbouw van een ontvangpost volgens de uitvinding.Fig. 2 shows a schematic representation of the construction of a receiving station according to the invention.

40 fig. 3 het niveaudiagram aan de uitgang van een 80 o ó4 s s « - 3 - ontvangpost volgens fig. 2.40 fig. 3 the level diagram at the output of an 80 o 4 s s - 3 receiving station according to fig. 2.

fig. 4 een blokschema van een ultra-kortegolf-kanaal- omzetter.FIG. 4 is a block diagram of an ultra-short wave channel converter.

fig. 5 een blokschema van een ultra-kortegolf-breed-5 bandversterker.FIG. 5 is a block diagram of an ultra-shortwave-wide-5 band amplifier.

Fig. 1 toont een voorbeeld van een niveaudiagram, zoals dit ter plaatse van de antenne van een willekeurige radio-ontvangpost voor ultra-kortegolfsignalen kan worden gemeten. Zoals uit dit niveaudiagram blijkt bezitten de sig-10 nalen 0 van locale zenders een aanzienlijk hoger niveau dan de signalen F van verafgelegen zenders en zal een gedeelte van deze laatstgenoemde signalen bij toepassing van alleen maar breedbandige versterking als gevolg van het ruisniveau RP in de signaalband en de intermodulatieruis IM van de 15 breedbandversterker in het geheel niet kunnen worden ontvangen.Fig. 1 shows an example of a level diagram as it can be measured at the antenna of any radio receiving station for ultra-shortwave signals. As can be seen from this level diagram, the sig-10 signals 0 of local transmitters have a considerably higher level than the signals F from distant transmitters and a part of these latter signals will be used when only wideband amplification is caused by the noise level RP in the signal band and the intermodulation noise IM of the broadband amplifier cannot be received at all.

De in fig. 2 weergegeven radio-ontvangpost volgens de uitvinding is voorzien van een gerichte antenne 1 en een rondstralende antenne 2. Bij het hier weergegeven uitvoerings-voorbeeld van de ontvangpost is aangenomen, dat door de ge-20 richte antenne 1 twee signalen met een betrekkelijk geringe veldsterkte worden ontvangen, terwiijl door de rondstralende antenne 2 behalve een aantal signalen van nabijgelegen en/of locale zenders ook nog twee verdere signalen met eveneens geringe veldsterkten worden ontvangen. Voor het verkrijgen 25 van een goede ontvangkwaliteit voor alle genoemde signalen is de ontvangpost zodanig ingericht, dat zowel de beide zwakke signalen, welke door de gerichte antenne 1 worden ontvangen als de beide zwakke signalen, welke door de rondstralende antenne worden ontvangen elk aan een bijbehorende kanaal -30 frequentie-omzetter KU1,KU2 respectievelijk KU3,KU4 worden toegevoerd, terwijl de overige door de rondstralende antenne 2 ontvangen signalen aan een gemeenschappelijke breedbandige versterker BV worden toegevoerd. De ingangen van de breedbandige versterker BV en de beide kanaal-frequent!e-omzetters 35 KU3 en KU4, die op de rondstralende antenne 2 zijn aangesloten zijn over richtkoppelingen volgens het principe van doorgaande lusketens met elkaar verbonden. De ingangen van de beide, op de gerichte antenne 1 aangesloten kanaal-frequent!e-omzetters KU1 en KU2 zijn op overeenkomstige wijze met elkaar verbonden. 40 8.0 0 0 4 3 8 - 4 - oThe radio receiving station according to the invention shown in Fig. 2 is provided with a directed antenna 1 and a radiant antenna 2. In the exemplary embodiment of the receiving station shown here, it is assumed that the directed antenna 1 has two signals with a relatively low field strength can be received, while in addition to a number of signals from nearby and / or local transmitters two round signals with likewise low field strengths are received by the radiating antenna 2. In order to obtain a good reception quality for all said signals, the receiving station is arranged such that both the weak signals received by the directed antenna 1 and the two weak signals received by the radiating antenna are each connected to an associated channel -30 frequency converter KU1, KU2 and KU3, KU4 are supplied, while the other signals received by the radiating antenna 2 are supplied to a common broadband amplifier BV. The inputs of the broadband amplifier BV and the two channel-frequency converters 35 KU3 and KU4, which are connected to the round-radiating antenna 2, are connected to each other via directional couplings in accordance with the principle of continuous loop chains. The inputs of the two channel-frequency converters KU1 and KU2 connected to the directed antenna 1 are mutually connected in a corresponding manner. 40 8.0 0 0 4 3 8 - 4 - o

De laatste richtkoppeling in elk van de beide lusketens, welke richtkoppelingen in het hier beschouwde geval door de richt-koppelingen van de kanaal-frequentie-omzetters KU2 en KU3 worden gevormd is bovendien met een afsluitweerstand R ver-5 bonden. De uitgangen van alle kanaal-frequentie-omzetters Kill t/m KU4 en de uitgang van de versterker BV zijn hoogohmig op een gemeenschappelijke verzamel!eiding SL aangesloten, over welke de afzonderlijke signalen, eventueel via een verdere signaal versterker NV aan het verdeelnet van de installatie 10 worden toegevoerd.The last directional coupling in each of the two loop chains, which directional couplings in the case considered here are formed by the directional couplings of the channel-frequency converters KU2 and KU3, is additionally connected with a terminating resistor R. The outputs of all channel-frequency converters Kill up to and including KU4 and the output of amplifier BV are connected high-ohmic to a common collection SL, over which the individual signals, possibly via a further signal amplifier NV, are connected to the distribution network of the system 10 are supplied.

Fig. 3 toont het niveaudiagram aan de uitgang van de ontvangpost, waaruit blijkt, dat de versterkte signalen F' van verafgelegen zenders hier nagenoeg hetzelfde niveau bezitten als de signalen 0 van de locale zenders. Op 15 grond van deze vrijwel gelijke signaalniveaus doen zich ook voor wat het dynamiekberei k van 'de signaal versterker NV betreft geen problemen voor. De signaal-ruisverhouding van de signalen van de verafgelegen zenders wordt dan praktisch uitsluitend door de kanaal-frequentie-omzetters bepaald.Fig. 3 shows the level diagram at the output of the receiving station, which shows that the amplified signals F 'from distant transmitters here have substantially the same level as the signals 0 from the local transmitters. On the basis of these almost equal signal levels, no problems arise with regard to the dynamics range of the signal amplifier NV. The signal-to-noise ratio of the signals from the remote transmitters is then determined almost exclusively by the channel-frequency converters.

20 In fig. 4 is het blokschema van een in de ontvang post volgens fig. 2 toegepaste kanaal-frequentie-omzetter weergegeven. Het ingangssignaal ES uit het frequentiebereik van 87,5 tot 108 MHz wordt over een richtkoppeling eerst aan een selectieve voorversterker 3 toegevoerd en vervolgens in 25 een eerste mengtrap 4 met behulp van een door een oscillator 5 opgewekte omzetfrequentie in een middenfrequentsignaal met bijvoorbeeld de genormeerde middenfrequentie van 10,7 MHz omgezet. Twee, op deze mengtrap aangesloten keramische filters met elk een bandbreedte van 250 kHz zorgen voor de nood-30 zakelijke selectie in het middenfrequentbereik. Tussen deze beide keramische filters is voorts een begrenzerversterker 6 aangebracht, welke vanaf een ingangsniveau van 20 dB yuV een constant uitgangsniveau voor de kanaal omzetter waarborgt.Fig. 4 shows the block diagram of a channel-frequency converter used in the receiving station according to Fig. 2. The input signal ES from the frequency range of 87.5 to 108 MHz is first applied via a directional coupling to a selective preamplifier 3 and then in a first mixing stage 4 using a conversion frequency generated by an oscillator 5 into an intermediate frequency signal with, for example, the standardized intermediate frequency. of 10.7 MHz converted. Two ceramic filters connected to this mixing stage, each with a bandwidth of 250 kHz, provide the necessary business selection in the medium frequency range. A limiter amplifier 6 is further arranged between these two ceramic filters, which ensures a constant output level for the channel converter from an input level of 20 dB yuV.

Met behulp van een tweede mengtrap 7 wordt het signaal ten-35 slotte weer vanuit het middenfrequentbreik in het oorspronkelijke ontvangkanaal overgebracht, waarbij als omzetfrequen-tie de door de oscillator 5 van de eerste mengtrap geleverde frequentie wordt gebruikt. De uitgang van de omzetter wordt gevormd door een verder filter 8. De terugomzetting naar het 40 8000458 - 5 - ***· oorspronkelijke ontvangkanaal levert geen problemen op, omdat de kanaal-frequentie-omzetters alleen zijn aangebracht voor zwakke signalen van verafgelegen zenders, zodat door eventuele rechtstreeks onvangen signalen geen storingen kunnen wor-5 den veroorzaakt. De door de omzetting in hetzelfde kanaal bepaalde 1ooptijdverschillen tussen het hoofdsignaal en het echosignaal spelen praktisch geen rol, omdat reeds een niveauverschil van 15 tot 20 dB voor een ongestoorde stereo-ontvangst voldoende is. De omzetting naar hetzelfde kanaal heeft boven-10 dien het voordeel, dat aan de frequent!econstantheid van de omzetfrequenties geen al te grote eisen behoeven te worden gesteld, zodat ook geen kristal bestuurde oscillatoren behoeven te worden toegepast. De vrijtrillende heterodyne-oscillator 5 behoeft slechts te voldoen aan de voorwaarde, dat de 15 maximale frequent!e-afwijking bij de middenfrequentie over het gehele bedrijfstemperatuurbereik van -20° tot +50°C kleiner dan 40 kHz blijft.Finally, with the aid of a second mixing stage 7, the signal is again transferred from the intermediate frequency range into the original receiving channel, using the frequency supplied by the oscillator 5 of the first mixing stage as the conversion frequency. The output of the converter is formed by a further filter 8. The conversion to the 40 8000458 - 5 - *** · original receive channel presents no problems, because the channel-frequency converters are only provided for weak signals from distant transmitters, so that no disturbances can be caused by any directly received signals. The delay time differences between the main signal and the echo signal determined by the conversion in the same channel practically play no role, because a level difference of 15 to 20 dB is already sufficient for undisturbed stereo reception. The conversion to the same channel also has the advantage that the frequency constancy of the conversion frequencies need not be too great, so that no crystal controlled oscillators have to be used. The free-vibrating heterodyne oscillator 5 need only meet the condition that the maximum frequency deviation at the center frequency remains below 40 kHz over the entire operating temperature range from -20 ° to + 50 ° C.

In fig. 5 is het principe-blokschema van een breedbandige versterker BV volgens fig. 2 weergegeven. De ingang 20 van de schakeling wordt door een in een doorgaande lusketen opgenomen doorgaande geleider van een richtkoppeling gevormd.Fig. 5 shows the principle block diagram of a broadband amplifier BV according to Fig. 2. The input 20 of the circuit is formed by a continuous conductor of a directional coupling incorporated in a continuous loop circuit.

Deze richtkoppeling dient om de terugwaartse demping voor signalen van paral!elgeschakelde kanaal-frequentie-omzetters zodanig te verhogen, dat een eventuele terugkoppeling van 25 deze signalen naar de betreffende omzetteringang wordt verhinderd. Op de richtkoppeling is een ingangsfi1 ter 9 voor het frequentiebereik van 87,5 tot 104 MHz aangesloten, op welk filter tenslotte de eigenlijke versterkertrap 10 is aangesloten. Aan deze versterkertrap 10 zijn zowel aan de ingangszijde 30 als aan de uitgangszijde sperfilters 11 respectievelijk 12 toegevoegd, die een blokkering van eventueel te sterke ingangssignalen, zoals bijvoorbeeld de signalen van Radio Europa of dergelijke bewerkstelligen. De uitgang van de breedbandige versterker is evenals de uitgangen van de kanaal-frequentie-35 omzetters hoogohmig op de verzamel 1eiding aangesloten, aan welke leiding eventueel ook televisiesignalen kunnen worden toegevoerd.This directional coupling serves to increase the reverse damping for signals from parallel-switched channel-frequency converters in such a way that any feedback of these signals to the relevant converter input is prevented. An input filter 9 for the frequency range of 87.5 to 104 MHz is connected to the directional coupler, to which filter the actual amplifier stage 10 is finally connected. Blocking filters 11 and 12 are added to this amplifier stage 10, both on the input side 30 and on the output side, which effect a blocking of possibly too strong input signals, such as, for example, the signals of Radio Europa or the like. The output of the broadband amplifier, like the outputs of the channel-frequency converters, is connected high-ohmic to the collective line, to which line television signals can also be supplied.

40 300046840 3000468

Claims

1. Radio receiving station for ultra-shortwave signal and with an antenna system consisting of at least one round-radiating antenna for receiving signals of different field strengths and provided with a broadband amplifier and at least one frequency tuned to the receiving frequency of an ultra-shortwave signal converter for increasing the levels of the received signals and the frequency converter comprising two mixing stages, the first of which converts the received signal into an intermediate frequency signal and the second transfers this intermediate frequency signal back to the original receiving channel in the ultra-shortwave range characterized in that only a frequency converter is provided for each of the signals received with a low field strength and the other signals received with a greater field strength are fed to a broadband ultra-short wave amplifier, the amplification of which amplifier and the gain of each frequency set so that the signal levels at their outputs are approximately the same size.

2. Receiving station according to claim 1, characterized in that the inputs of the broadband amplifier and / or the frequency converters, which are connected to the same antenna, are connected to each other according to the principle of a continuous loop circuit.

3. Receiving station according to claim 1 or 2, characterized in that the output of the broadband amplifier and the output of each frequency converter are connected high-ohmic to a collector common to all signals. 8000468