DE2401186C2

DE2401186C2 - Mikrowellen-Relaissystem mit Hilfssignalübertragung

Info

Publication number: DE2401186C2
Application number: DE2401186A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Tokyo Furuya
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1973-01-12
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE2401186A1; IT1003390B; US3860870A; JPS49100914A; GB1458273A

Description

a) im Sendeteil eine von einem Oszillator (23') erzeugte Hilfs-Trägerwelle mit außerhalb des Basisbandes liegender Frequenz in einem Frequenzmodulator (23) vom Hilfssignal (an Klemme 21) frequenzmoduliert wird und diese vom Hilfssignal frequenzmodulierte Hilfs-Trägerwelle im Amplitudenmodulator (Ϊ2) die Haupt-Trägerwelle amplitudenmoduliert und daß

b) im Empfangsteil das Hilfssignal aus dem einen Teilsignal durch einen Hüllkurven-Detektor (16) mit nachgeschaltetem Frequenzmodulator (18) unmittelbar abgeleitet wird (an Klemme 20).

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mikrowellen-Relaissystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem derartigen aus der DD-PS 18 593 bekannten Mikrowellen-Relaissystem wird im Sendeteil das Hilfssignal, nachdem es im Vorverstärker verstärkt worden ist, dem selektiven Verstärker unmittelbar zugeführt, so daß dort die frequenzmodulierte Haupt-Trägerwelle mit diesem Hilfssignal unmittelbar amplitudenmoduliert wird, woraus sich dann die AM-FM-Haupt-Trägerwelle, also eine doppelmodulierte Welle ergibt. Im Empfangsteil wird die von der Antenne empfangene AM-FM-Haupt-Trägerwelle zu einer ersten Verzweigung geführt. Das weiterlaufende andere Teilsignal in Form der AM-FM-Haupt-Trägerwelle gelangt nach dem Amplitudenbegrenzer, wo die Amplitudenmodulation unterdrückt wird, so daß sich der nur noch frequenzmodulierte Hauptträger ergibt, zu einer zweiten Verzweigung. Das Wiedergewinnen des Hilfssignals im Empfangsteil erfolgt nun durch ein Verarbeiten des an der ersten Verzweigung aus dem AM-FM-Hauptträger abgeleiteten einen Teilsignals und des an der zweiten Verzweigung aus dem nur noch frequenzmodulierten Hauptträger abgeleiteten einen Teilsignals. Der nur noch frequenzmodulierte Hauptträger, der das Hilfssignal nicht mehr enthält, wird in bestimmten Schaltkreisen mit einer Oszillatorfrequenz gemischt, gefiltert und dann verstärkt, woraus sich eine Hilfs-Trägerwelle ergibt, die sich aus der frequenzmodulierten Haupt-Trägerwelle und einer Oszillatorwelle zusammensetzt, jedoch frei vom Hilfssignal ist.

In einer anschließenden Mischstufe wird diese Hilfs-Trägerwelle mit der dopp^lmodulierten Haupt-Trägerwelle gemischt, durch ein Filter und einen Amplituden-Demodulator geschickt, woraus sich das Hilfssignal wieder ergibt.

Nachteilig an diesem bekannten Relaissystem ist, daß, da dort eine unmittelbare Amplituden-Modulation mittels des Hilfssignals selbst erfolgt, die doppelmodulierte Haupt-Trägerwelle einen relativ großen Amplitu-

den-Änderungsbereich aufweist Dies bedeutet u. a, daß dann, wenn dieses bekannte Relaissystem durch sog. Fading nachteilig beeinflußt wird, die Amalituden-Änderung einen unmittelbaren Einfluß auf das reproduzierte Hilfssignal ausübt, eben weil die frequenzmodulierte Haupt-Trägerwelle mit dem Hilfssignal unmittelbar amplitudenmoduliert ist. Außerdem wird das Reproduzieren des Hilfssignals relativ umständlich und mit relativ hohem Schaltungsaufwand vorgenommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Mikrowellen-Relaissystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art zu schaffen, bei dem das Hilfssignal von Störungen der übertragenen doppelmodulierten Haupt-Trägerwelle weniger abhängig ist und bei dem das Reproduzieren des Hilfssignals im Empfangsteil in einfacher Weise vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Mikrowellen-Relaissystem der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merk-

w male gelöst.

Das erfindungsgemäße Mikrowellen-Relaissystem hat die Vorteile einer frequenzmodulierten Übertragung, d. h. hinsichtlich der Verbesserung des Signal/ Rauschverhältnisses für die Hilfssignalübertragung.

Ferner wird die Auswirkung der Signalpegelbreite auf den frequenzmodulierten Hilfsträgerpegel begrenzt, sie geht jedoch nicht über das reproduzierte Hilfssignal hinaus, weil der Hilfsträger frequenzmoduliert und nicht amplitudenmoduliert ist. Beim Anmeldungsgegenstand

⁴⁽! ist außerdem die Hilfsträgerfrequenz so ausgewählt, daß sie bspv. außerhalb des oberen Endes des Frequenzbandes des Hauptbasis-Bandsignals liegt, so daß das Hilfssignal das Hauptbasis-Bandsignal nicht stören kann. Des weiteren ist hier ein engerer dynamischer Bereich für die Sende- und Empfangs-Leistungsverstärker ausreichend, weil die Amplitudenänderung des doppelmodulierten Hauptträgers kleiner ist als diejenige beim bekannten System. All diese Vorteile ermöglichen somit eine Mikrowellen Übertragung, bei

5n der die Energie geringer ist, die Verzerrung auf ein Minimum verringert und das Signal-Rausch-Verhältnis optimal ist.

Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden dargestellt. Dabei wird auf die Zeichnung, die ein Blockschaltbild desselben darstellt, Bezug genommen.

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

^h5 70 MHz. Dieses Zwischenfrequenzsignal wird zunächst einem Zwischenfrequenz-Vorverstärker 4, danach einem Zwischenfrequenz-Bandpassfilter 5 und danach dem verstärkungsgeregelten Zwischenfrequenz-Haupt-

verstärker 6 zugeführt Das in ein Zwischenfrequenzsignal umgesetzte Hauptträgerwellensignal wird dabei im Zwischenfrequenz-Hauptverstärker 6 auf einen annähernd konstanten Ausgangspegel verstärkt Danach wird es in dem Zwischenfrequenz-Verzweigungsverstärker 7 in zwei Teilsignale aufgeteilt

Eines der beiden durch Aufteilung des Hauptträgerwellensignals entstehenden Teilsignale gelangt über den Amplitudenbegrenzer 8 und einen Zwischenfrequenz-Nachverstärker 9 an einen Sende-Frequenzumsetzer 10. Diesem Sende-Frequenzumsetzer 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 Nebenträgerfrequenz-Modulator 23 aufgedrückt, dem ein entsprechender Nebenträgerfrequenz-Oszillator 23' zugeordnet ist. Die Nebenträgerwelle wird also mit dem verstärkten Hilfssignal frequenzmoduliert. Aus der frequenzmodulierten Nebenträgerwelle (Nebenträgersignal) werden danach im Bandpaßfilter 24 die harmonischen sowie die unerwünschten Komponenten, wie z. B. das Rauschen, ausgeschieden. Die Nebenträgerwelle mit den verbleibenden Komponenten gelangt dann an den Amplitudenmodulator 12 und bewirkt in diesem eine Amplitudenmodulation des Hauptträgerwellensignals, das von dem Sende-Frequenzumsetzer 10 her diesem zugeführt wird. Das frequenzmodulierte Hauptträgerwellensignal wird also mit einer Nebenträgerwelle 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 Hauptbasisbandsigna! 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 Hauptträgersigna! wird, wie erwähnt, mit Hilfe des Zwischenfrequenz-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 Zwischenfreauenzverstärker 15 verstärkt und gelangt dann an den HüJUcurven-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 Nebenträger-Bandpaßfilter 17 unterdrückt, bevor das Signal einem Frequenzmodulator 18 zugeführt wird. In ihm wird das Hilfssignal, das durch Frequenzmodulation der Nebenträgerwelle an der vorhergehenden Station mit übertragen worden ist, demoduliert Das Signal am Ausgang des Frequenzdemodulators 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 vorgenom-

K men wird, die mit einem Abstand von 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 Amplitudenmodulations-

>5 komponenten der Hauptträgerwelle nicht unterdrückt werden. Diese Faktoren müssen bei der Auslegung der einzelnen Baueinheiten berücksichtigt werden.

Da im vorliegenden System das eigentliche übertragene Signal unter Einschaltung von Relaisstationen nach dem Heterrodyn-Prinzip übertragen wird, erreicht man hohe Übertragungsquaütät und minimalisierte Verzerrung, sowie ein optimales Signal/Rausch-Verhältnis, ohne daß an jeder Relaisstation eine Demodulation und eine Modulation erneut vorgenommen werden

<>5 nv'ß. 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-Fre-

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quenzmodulations-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-Verhältnis übertragen. Es besteht auch kein Hinderungsgrund gegenüber der Verwendung einer Nebenträgerweüe mit einer für das Hilfssignal an jeder Relaisstation unterschiedlichen Frequenz.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Mikrowellen-Relaissystem, bestehend aus mehreren Relaisstationen mit je einem Sende- und einem Empfangsteil für eine von einem Haupt-Basisbandsignal winkelmodulierte Haupt-Trägerwelle, die ein Hilfssignal mitüberträgt, wobei der Sendeteil einen Amplitudenmodulator enthält, in dem die Haupt-Trägerwelle mit Hilfe des Hilfssignals amplitudenmoduliert wird, und das Empfangsteil eine Verzweigung aufweist, die die Haupt-Trägerwelle in zwei Teilsignale aufteilt, von denen das eine an einem Demodulator des Empfangsteiles zum Ableiten des Hilfssignales und das andere über einen Amplitudenbegrenzer zur Unterdrückung der Amplitudenmodulation an den Amplitudenmodulator des Sendeteils weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß