DE2401186A1

DE2401186A1 - Mikrowellenrelaissystem mit hilfssignaluebertragung

Info

Publication number: DE2401186A1
Application number: DE2401186A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Furuya
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1973-01-12
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1974-07-25
Also published as: US3860870A; DE2401186C2; GB1458273A; JPS49100914A; IT1003390B

Description

Mikrowellenrelaissystem mit Hilfssignalübertragung

Die Erfindung "betrifft ein Mikrowellen-Eelaissystem nach dem Heterodyn-Verfahren, das unter Einschaltung mehrerer Relaisstationen gebildet wird, die jeweils mit einem Sender und einem Empfänger für eine Hauptträgerwelle ausgestattet sind, die mit einem Hauptbasisbandsignal winkelmoduliert ist und bei dem ferner ein Hilfssignal übertragen wird.

Es soll also zusätzlich zu dem übertragenen Hauptbasisbandsignal noch ein Hilfssignal übertragen werden, das verschiedene Hilfsinformationen enthält, z.B. Alarm, Überwachung, Steuerung, Kontrolle, Dienstanruf, o.dgl. Jede Relaisstation muß dabei mit Mitteln ausgestattet sein, die diese Hilfssignale von der jeweils vorhergehenden Station empfangen und es an die jeweils nächste Station senden.

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Man hat seither Übertragungskanäle für die Hilfssignale auf folgende Weise geschaffen: (1) durch ein unabhängiges Kabel oder unabhängige Schaltvorrichtungen, die ausschließlieh dem Hilfssignal zugeordnet sind; (2) durch Übertragung in einem Frequenzband unterhalb der unteren Grenze desjenigen Frequenzbandes, dem die frequenzgeteilten Multiplex-Signale, die die eigentlichen- zu übertragenden Informationen enthalten, sugeordnet sind; oder (3) durch Einseitenband- oder Doppelseitenband-Frequenzmodulation in einem Frequenzband, das oberhalb der oberen Grenze des Frequenzbandes liegt, das dem zu übertragenden Hauptsignal zugeordnet ist.

Diese herkömmliche Systeme haben folgende Nachteile: Das unter (1) genannte System, ist unwirtschaftlich wegen der getrennt und unabhängig vom Hauptübertragungsweg vorgesehenen Übertragungseinrichtungen; das System nach (2) ist zwar demgegenüber wirtschaftlicher, da die Hilfssignaüe über den Hauptübertragungsweg mit übertragen werden; es ist jedoch nicht bei der Übertragung von Fernseh-Video-Signalen verwendbar, da dabei die untere Grenze des Frequenzbandes für das Haupt-Yideo-Signal extrem niedrig liegt. Das System nach (3) kann nun auch bei Relaissystemen zur Übertragung von Fernseh-Video-Signalen Anwendung finden; dabei ist aber nicht nur die Aufrechterhaltung einer hohen Frequenzstabilität (in der Größenordnung von +1 Hz) für die Trägerwelle des Einseitenbandsignals, das an jeder Relaisstation hinzugefügt werden muß, extrem schwierig, s.ondern es ist ferner eine Phasenregelung für das.Zweiseitenbandträgersignal in strenger Übereinstimmung zwischen den Relaisstationen notwendig, sofern die Zweiseitenbandträger-Signale an jeder Relaisstation zugefügt werden sollen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß das Frequenzverhalten in dem Bereich oberhalb der oberen Grenze des Basisbandbereiches bei Mehrfachreflektion (multi-hop relaying process) sehr schnell sehr ungünstig wird und sich aus dieser Unzuverlässigkeit für Einseitenband- oder Zweiseitenbandsignale Veränderungen des Pegels der empfangenen Signale in der anderen Station ergeben. Ein weiterer Nachteil ist, daß in diesem Frequenzband das durch die Frequenzmodulation verursachte Rauschen sehr stark und dementsprechend das Signal/ Rausch—Verhältnis sehr scüLecht wird.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mikrowellenrelaissystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das hohe Übertragungsqualitat des Signals ohne die beschriebenen Schwierigkeiten der seither zu diesem Zweck bekannten Systeme gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der Sender und der Empfänger zumindest einer Seiaisstation das Hilfssignal mitübertragen, wobei auf der Sendeseite der Relaisstation ein Oszillator eine Uebenträgerwelle erzeugt, die außerhalb der höchsten JPreqeunz des Basisbandes liegt, und das Hilfssignal diese Hebenträgerwelle in einem Ifrequenzmodulator frequenzmoduliert und die von diesem JPrequenzsaodulator abgegebene und mit dem Hilfssignal frequenzmodulierte Eiebenträgerwelle in einem Amplitudenmodulator die Hauptträgerwelle auf der Sendeseite amplitudenmoduliert, und auf der Smpfängerseite eine Yerzweigschaltung die empfangene und mit der Uebenträgerwelle amplitudenmodulierte Hauptträgerwelle in zwei Teilsignale aufteilt und ein Hüllkurven-detektor aus dem einen Teilsignal die mit dem Hilfssignal frequenzmodulierte Mebenträgerwelle ableitet, aus der ein Frequenzdemodulator das Hilfssignal gewinnt, und daß das andere Teilsignal an einen Amplitudenbegrenzer gelangt, der die Amplitudenveränderung der mit der Uebenträgerwelle amplitudenmoduliert en Hauptträgerwelle unterdrückt und die Hauptträgerwelle mit begrenzter Amplitude an den Amplitudenmodulator weitergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden dargestellt. Dabei wird auf die beigefügte Zeichnung, die ein Blockschaltbild desselben darstellt₉ Bezug genommen.

Bas von der Empfangsantenne 1 empfangene Mikrowellen-Hauptträgersignal wird in dem Empfangs-Frequenzumsetzer 2 mit einer örtlich erzeugten !Frequenz gemischt, die des Smpfangs-Frequenzumsetzer vom örtlich vorgesehenen Oszillator 3 her zugeführt wird. Dabei erfolgt eine Umsetzung der Ereqeunz des Mikrowellen-Hauptträgersignals in ein Zwisehenfrequenzsignal, z.B. mit einer Frequenz

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von 70 MHz. Dieses Zwischenfrequenzsignal wird zunächst einem Zwisehenfrequenz-Vorverstärker 4, danach einem Zwischenfrequenz-Bandpassfilter 5 und danach dem verstärkungsgeregelten Zwischenfrequenz-Hauptverstärker 6 zugeführt, das in ein Zwischenfrequenzsignal umgesetzte Hauptträgerv/ellensignal wird dabei im Zwischenfrequenz-Hauptverstärker 6 auf einen annähernd konstanten Ausgangspegel verstärkt. Danach wird es in dem Zwischenfrequenz-Yerzweigungsverstärker 7 in zwei Teilsignale aufgeteilt.

Eines der "beiden durch Aufteilung des Hauptträgerwellensignals entstehenden Teilsignale gelangt über den Amplitudenbegrenzer und einen Zwischenfrequenz-llachverstärker 9 an einen Sende-JPrequenzumsetzer 10. Diesem Sende-Prequenzumsetzer 10 wird eine örtlich erzeugte Schwingung von dem örtlich vorgesehenen Oszillator (Sendeoszillator) 11 zugeführt. Dadurch wird das von dem Zwischenfrequenz-Nachverstärker 9 abgegebene Zwischenfrequenzsignal wieder in ein Mikrowellen-Hauptträgersignal umgesetzt, das dann gesendet wird. Es wird von der Sendeantenne 14 abgestrahlt. An sie gelangt es über einen Amplitudenmodulator 12, der im folgenden noch beschrieben wird, und einen Sendefrequenz-Bandverstärker 13.

An der Klemme 21 wird ein Hilfssignal eingeprägt, das an diejenige Relaisstation (oder die Empfangs-Endstation), die einer bestimmten Zwischenrelaisstation unmittelbar folgt, übertragen bzw. an sie gesendet werden soll. Das Hilfssignal wird in einem Verstärker 22 und auf einen vorbestimmten Pegel verstärkt und als modulierendes Eingangssignal einem Hebenträgerfrequenz-Modulator 23 aufgedrückt, dem ein entsprechender Nebenträgerfrequenz-Oszillator 23^! zugeordnet ist. Die Nebenträgerwelle wird also mit dem verstärkten Hilfssignal frequenzmoduliert. Aus der frequenzmodulierten Febenträgerwelle (Uebenträgersignal) xverden danach im Bandpass filter 24 die harmonischen sowie die unerwünschten Komponenten, wie z.B. das Rauschen, ausgeschieden. Die STebenträgerweile mit den verbleibenden Komponenten gelangt dann an den Amplitudenmodulator 12 und bewirkt in diesem eine

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Amplitudenmodulation des Hauptträgerwellensignals, das von dem Sende-Frequenzumsetzer 10 Tier diesem zugeführt wird. Das frequenzmodulierte Hauptträgerwellensignal wird also mit einer ITebenträgerwelle amplitudenmoduliert, die ihrerseits mit dem Eingangssignal an der Klemme 21 frequenzmoduliert worden ist. Das dann von dem Amplitudenmodulator 12 abgegebene Signal wird dann, wie erwähnt, von der Sendeantenne 14 abgestrahlt.

Das Hauptträgersignal, das seinerseits durch Frequenzmodulation eines Hauptträgers mit einem Hauptbasisbandsignal entstanden und außerdem ferner, wie beschrieben, mit dem Nebenträgersignal amplitudenmoduliert wird, wird, nachdem es von der Sendeantenne einer jeweils vorgehenden Relaisstation (oder der Sende-Endstation) abgestrahlt worden ist, von der Empfangsantenne 1 der nachfolgenden Relaisstation empfangen. Das empfangene Hauptträgersignal wird, wie erwähnt, mit Hilfe des Zwisch^nf^equenz-Verzweigungsverstärkers 7 in zwei Teilsignale aufgeteilt. Die eine der beiden abgezweigten Teilsignale gelangt, wie erläutert, an den Amplitudenbegrenzer 8; die Veränderung der Amplitude des amplitudenmodulierten Hauptträgersignals wird so an dieser Stelle wieder unterdrückt. Das hinsichtlich, der Amplitude durch den Amplitudenbegrenzer 8 begrenzte Hauptträgersignal gelangt dann an den Amplitudenmodulator 12 und wird dort erneut amplitudenmoduliert.

Das andere aus dem Zwischenfrequenzsignal im Verzweigungsverstärker 7 abgezweigte Teilsignal wird in dem Zwischenfrequenzverstärker 15 verstärkt und gelangt dann an den Hüllkurven-Detektor 16. In ihm wird die Nebenträgerwelle abgeleitet, die in dem Zwischenfrequenzsignal dadurch enthalten ist, daß die Hauptträgerwelle in der vorhergehenden Relaisstation mit der frequenzmodulierten Nebenträgerwelle amplitudenmoduliert worden war. Die unerwünschten Frequenzkomponenten in der Nebenträgerwelle werden von einem Hebenträger-Bandpassfilter 17 unterdrückt, bevor das Signal einem Frequenzdemodulator 18 zugeführt wird. In ihm wird das Hilfssignal, das durch Frequenzmodulation der Uebenträger-

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welle an der "vorhergehenden Station mit übertragen worden ist, demoduliert. Das Signal am Ausgang des Frequenzdemodulator 18 wird in einem Basisbandverstärker 19 auf einen vorbestimmten Pegel verstärkt. Das Hilfssignal steht dann an der Ausgangsklemme 20 wieder zur Verfügung.

In dem Teilsignal des Hauptträgersignals, das vom Sende-Frequenzumsetzer 10 an den Amplitudenmodulator 12 gelangt, ist durch den Amplitudenbegrenzer 8 bereits eine Unterdrückung der Amplitudenmodulationskomponente in der Größenordnung von 30 dB oder mehr erfolgt. Amplituden- und die Frequenz- bzw. Winkelmodulation stehen zueinander in Quadratur-Beziehung; theoretisch ergibt sich also zwischen ihnen keine Interferenz. In der Praxis kann diese Quadratur-Beziehung zeitweise jedoch mehr oder weniger zusammenbrechen. Da mit dem Hilfssignal jedoch eine Frequenzmodulation der Nebenträgerwelle vorgenommen wird, die mit einem Abstand ύοϊι 7 bis 10 MHz außerhalb und oberhalb des höchsten Endes des Frequenzbandes des Hauptbasisbandsignals angeordnet ist, ergibt sich für die Übertragung des Hauptbasisbandsignals keine Interferenz mit der Übertragung des Hilfssignals. Daraus folgt, daß das an der Empfangendstation empfangene Hauptbasisbandsignal ein Signal/ Rausch-Verhältnis von 50 dB oder mehr gewährleistet. Der Nebenträgerfrequenz-Oszillator 23· ist so ausgebildet, daß er durch eine automatische Frequenzregelung (AFC) seine Frequenz selbst stabilisiert.

Verhalten sich sowohl der Sendefrequenz-Umsetzer 10 als auch der Sendefrequenz-Bandverstärker 13 hinsichtlich einer Amplitudenveränderung der Hauptträgerwelle gut linear, kann man die Amplitudenmodulation der Hauptträgerwelle am Zwischenfrequenzsignal durchführen. In diesem Fall muß man den Amplitudenmodulator 12 zwischen den Zwischenfrequenz-Nachverstärker 9 und den Zwischenfrequenz—Umsetzer 10 einsetzen. Die Reaktionsschnelligkeit der automatischen Verstärkungsregelung, die im Zwischenfrequenz-Hauptverstärker 6 vorgesehen ist, sollte ferner hinreichend langsamer sein als die Frequenz der Nebenträgerwelle; ferner darf die durch die Nebenträgerwelle herbeigeführte Amplitudenmodulationskomponenten der Hauptträgerwelle nicht unterdrückt werden. Diese Faktoren müssen bei der Auslegung der" einzelnen Baueinheiten berücksichtigt werden.

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Da im vorliegenden System das eigentliche übertragene Signal unter Einschaltung von Relaisstationen nach dem Heterrodyn-Prinzip übertragen wird, erreicht man hohe Übertragungsqualität und minimalisierte Verzerrung, sowie ein optimales Signal/Rausch-Verhältnis, ohne daß an jeder Relaisstation eine Demodulation und eine Modulation erneut-vorgenommen werden muß. Bei der "Übertragung des Hilfssignals wird eine "beachtliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit dadurch erreicht, daß man einen unabhängigen Kanal bzw. eine unabhängige Leitung oder ein Einseitenband-Frequenzmodulations-System o.dgl. nicht vorsehen muß. Ein weiterer Vorteil ist die sog. FM-Verstärkung, die sich daraus ergibt, daß die Nebenträgerwelle mit dem Hilfssignal frequenzmoduliert wird. Man kann also das Hilfssignal mit hohem Signal/Rausch-VerhäXtnis übertragen. Es besteht auch kein Hinderungsgrund gegenüber der Verwendung einer Nebenträgerwelle mit einer für das Hilfssignal an jeder Relaisstation unterschiedlichen Frequenz.

Patentanspruch;

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Claims

Patentanspruch

Mikrowellen-Relaissystem nach dem Heterodyn-Yerfahren, das unter Einschaltung mehrerer Relaisstationen gebildet wird, die jeweils mit einem Sender und einem Empfänger für eine Hauptträgerwelle ausgestattet sind, die mit einem Hauptbasisbandsignal winkelmoduliert ist und bei dem ferner ein Hilfssignal übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und der Empfänger zumindest einer Relaisstation das Hilfssignal mitübertragen, wobei auf der Sendeseite der Relaisstation ein Oszillator (23*) eine. Nebenträgerwelle erzeugt, die außerhalb der höchsten Frequenz des Sasisbandes liegt, und das Hilfssignal diese Nebenträgerwelle in einem Prequenzmodulator (23) frequenzmoduliert und die von diesem Frequenzmodulator (23) abgegebene und mit dem Hilfssignal frequenzmodulierte ITebenträgerwelle in einem Amplitudenmodulator (12) die Hauptträgerwelle auf der Sendeseite amplitudenmoduliert, und auf der Impfängerseite eine Yerzweigungssehaltung (7) die empfangene und mit der ITebenträgerwelle aisplitudenmodulierte Hauptträgerwelle in zvvei Teilsignale aufteilt und ein Hülikurven-detektcr (16)

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aus dem einen Teilsignal die mit dem Hilfssignal frequenzmodulierte Nebenträgerwelle ableitet, aus der ein Frequenzdemodulator (18) das Hilfssignal gewinnt, und daß das andere Teilsignal an einen Amplitudenbegrenzer (8) gelangt, der die Amplitudenveränderung der mit der Nebenträgerwelle amplitudenmodulierten Hauptträgerwelle unterdrückt und die Hauptträgerwelle mit begrenzter Amplitude an den Amplitudenmodulator (12) weitergibt.

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