DE2314630C3 - Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von zwei Diversity-Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von zwei Diversity-Signalen, deren Rauschsignalpegel angenähert gleich sind, und die über je einen Kanal, über je einen Demodulator und über je einen Linearverstärker einer Kombinationsstufe zugeführt werden, von der ein verbessertes Signal abgegeben wird, wobei die Verstärkung im einen Kanal um so mehr hinaufgesetzt und im anderen Kanal um so mehr herabgesetzt wird, je größer der Nutzsignalpegel in dem einen Kanal gegenüber dem Nutzsignalpegel im anderen Kanal ist.

Bei der Übertragung von Signalen über Kurzwellenfunkstrecken werden die Pegel der Signale durch atmosphärische Ausbreitungsbedingungen zeitweise derart vermindert, daß die empfangene Nachricht nur mit Schwierigkeiten ausgewertet werden kann. Um diese Schwierigkeiten zu meistern, werden bekanntlich Mehrfachübertragungsverfahren (Diversity-Verfahren) angewendet. Nach dem Raum-Diversity-Verfahren empfängt man den gleichen Sender mit räumlich getrennt angeordneten Antennen und einer Diversity-Empfangseinrichtung. Nach dem Frequenz-Diversity-Verfahren wird die Nachricht unter Verwendung mehrerer gleichzeitig ausgesendeter Frequenzen übertragen.

Gemäß einem ersten bekannten Diversity-Verfahren wird automatisch dasjenige der Diversity-Signale automatisch ausgewählt, das den besten Störabstand der übertragenen Diversity-Signale hat. Diese Auswahl unter den Diversity-Signalen geschieht durch Ein- bzw. Ausschalten der Diversity-Signale. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt darin, daß für den Fall, daß beide Diversity-Signale gleichen Störabstand besitzen, trotzdem nur ein einziges Diversity-Signal berücksichtigt wird, wogegen das zweite Diversity-Signal nicht zur Verbesserung des Störabstandes verwendet wird. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist darin KU sehen, daß durch das plötzliche Umschalten Laufzeitsprünge und Störsignale entstehen.

Gemäß einem zweiten bekannten Diversity-Verfahren wird nach der Demodulation eine lineare phasenrichtige Addition der Diversity-Signale vorgenommen. Dieses zweite bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß für den Fall, daß eines der Diversity-Signale einen wesentlich geringeren Störabstand aufweist als das andere, ein kombiniertes Signal abgegeben wird, dessen Störabstand durch den geringen Störabstand des einen Diversity-Signals beeinträchtigt wird. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten zweiten Verfahrens ist darin

ίο zu sehen, daß der Ausgangspegel des kombinierten Signals nicht konstant ist

Außerdem ist von B r e η η a η ein Theorem angegeben worden, wonach grundsätzlich die Gewinnung eines Ausgangssignals mit optimalem Störabstand möglich ist Dieses Theorem von B renn an läßt sich jedoch technisch nur mit einem sehr großen Schaltaufwand verwirklichen.

Die britische Patentschrift 9 35 174 bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von zwei Diversity-Signalen und zur Erzeugung eines verbesserten Signals, wobei die Verstärkung in einem Kanal um so mehr hinaufgesetzt und im anderen Kanal um so mehr herabgesetzt wird, je größer der Nutzsignalpegel in dem einen Kanal gegenüber dem Nutzsignalpegel im anderen Kanal ist Dabei werden die zwei Diversity-Signale über je einen Kanal, über je einen Demodulator und über je einen Linearverstärker einer Kombinationsstufe zugeführt und die Linearverstärker sind in den betreffenden Kanälen nach den Demodulatoren an-

jo geordnet. Dabei werden den Linearverstärkern die Ausgangssignale der Demodulatoren zugeleitet, die bei Dauerlagensignalen (Dauerstartpolarität-Signale,

Dauerstoppolarität-Signale) auch Gleichspannungen sein können, deren Verstärkung unter Berücksichtigung

J5 temperaturstabiler Arbeitsweise nur mit einem relativ großen technischen Aufwand durchführbar ist. Die gemäß der britischen Patentschrift bekannte Schaltungsanordnung hat daher entweder den Nachteil geringer Temperaturstabilität — falls die Linearverstär-

4(i ker relativ einfach aufgebaut sind — oder den Nachteil eines realtiv großen technischen Aufwandes für die Linearverstärker.

Durch die Linearverstärker gemäß dieser britischen Patentschrift 9 35 174 wird die Gleichstromkomponente des abgegebenen demodulierten Signals derart geändert, daß diese Gleichstromkomponente keine Informationen bezüglich eventueller Frequenzfehler enthält. Das demodulierte Signal enthält somit keine Informationen bezüglich eventueller Frequenzfehler, so daß keine Regelkriterien gewonnen und derartige Frequenzfehler nicht ausgeregelt werden können. Das demodulierte Signal enthält auch keine Informationen bezüglich der Größe des Frequenzhubes, so daß eine Messung dieses Frequenzhubes grundsätzlich nicht

^r>5 möglich ist. Ein weiterer Nachteil der gemäß der britischen Patentschrift bekannten Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß diese Schaltungsanordnung nicht brauchbar ist für Diversity-Signale, die durch mehrstufige Frequenzumtastung erzeugt wurden, weil

ho die Linearverstärker nach den Demodulatoren angeordnet sind. Ein zusätzlicher Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist schließlich auch noch darin zu sehen, daß die durch die Linearverstärker verursachten Verzerrungen direkt am Ausgang der Schaltungsan-

h5 Ordnung wirksam werden. Dies ist ein weiterer Grund, der einen relativ sehr großen Aufwand für die Linearverstärker erforderlich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die ebenfalls die Gewinnung eines Ausgangssignals mit optimalem Störabstand ermöglicht und die sich außerdem mit einem relativ geringen technischen Aufwand realisieren läßt

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst daß die Linearverstärker in den Kanälen — bezogen auf die Signalübertragungsrichtungen — vor den Demodulatoren angeordnet sind.

Ein erster Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß den beiden Linearverstärkern Wechseispannungen zugeführt werden, die in temperaturstabiler Weise mit wesentlich geringerem Aufwand verstärkt werden können als Gleichspannungen. Die Erfindung zeichnet sich somit durch große Temperaturstabilität aus, bei relativ geringem Aufwand für die Linearverstärker.

Ein zweiter Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das abgegebene demodulierte Signal Informationen betreffend eventuelle Frequenzfehler enthält Aus diesen Informationen können RegelkriterLn abgeleitet werden, mit denen die Frequenzfehler gegebenenfalls behoben werden können.

Ein dritter Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das demodulierte Signal Informationen bezüglich der Größe des Frequenzhubes enthält Es ist daher grundsätzlich eine Messung des Frequenzhubes möglich.

Ein vierter Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie auch für Diversity-Signale brauchbar ist, die durch mehrstufige Frequenzumtastung erzeugt wurden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist schließlich in der relativ geringen Verzerrung zu sehen, weil bei den von den Linearverstärkern abgegebenen Signalen nur die Amplituden wichtig sind und weil die Demodulatoren nachgeschaltet sind, die aufgrund ihrer Filterwirkiing eventuelle Verzerrungen ausgleichen. Hie durch die Linearverstärker verursacht werden könnten. Trotz einfach aufgebauter Linearverstärker ist somit mit relativ geringen Verzerrungen zu rechnen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Verstärkungsfaktoren der beiden Linearverstärker gleich den Beträgen Vi + V bzw. ^v/i + V, wobei die Größe V das Verhältnis der Nutzsignalpegel der beiden Diversity-Signale bedeutet. Durch diese Maßnahme bleibt die Summe der Ausgangspegel der beiden Linearverstärker unabhängig von dem Quotienten der Diversity-Signale konstant.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der F i g. 1 und 2 beschrieben, wobei in beiden Figuren dargestellte gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt

F i g. 1 eine Diversity-Schaltung und

F i g. 2 eine Diversity-Schaltung, mittels der als Regelsignal eine Gleichspannung zur Steuerung zweier Linearverstärker erzeugt wird.

Gemäß Fig. 1 werden die beiden Diversuy-Signale über die Schaltungspunkte 11a bzw. 116 zugeführt. Es kann sich beispielsweise um frequenzmodulierte oder phasenmodulierte Diversity-Signale handeln, die unter Verwendung mindestens einer nicht dargestellten Antenne empfangen und nach dem Raum-Diversity-Verfahren oder nach dem Frequenz-Diversity-Verfahren weiter verarbeitet werden. Den beiden Diversity-Signalen ist je ein Kanal mit dem Amplitudenbegrenzer 12a bzw. 126, dem Linearverstärker 13a bzw. 136, dem Demodulator 14a bzw. 146 und der Summierschaltung 15 zugeordnet. Die dargestellte Schaltungsanordnung bezweckt, über den Ausgang 16 ein Signal abzugeben, dessen Störabstand im Vergleich zu den Störabständen der über die Schaltungspunkte 11a und 1 16 zugeführten Diversity-Signale verbessert ist

Hinsichtlich der Diversity-Signale wird angenommen, daß sie durch je einen Nutzsignalpegel 5, ferner durch je einen Rauschsignalpegel N charakterisierbar sind. Außerdem lassen sich die Diversity-Signale durch den Quotienten Q=SZN aus dem Nutzsignalpegel S und dem Rauschsignalpegel N charakterisieren, der be-

K) kanntlich als Störabstand bezeichnet wird. Im folgenden werden die Störabstände der beiden Diversitiy-Signale mit SVNi = Qi bzw. S2/N2=Q2 bezeichnet und es wird vorausgesetzt, daß die Rauschsignalpegel N1 und N 2 gleich und nicht miteinander korreliert sind.

ii Die an den Schaltungspunkten 11a bzw. 116 anliegenden Diversity-Signale werden einerseits dem Amplitudenbegrenzer 12a bzw. 126 und andererseits der Regelstufe 17 zugeführt In der Regelstufe 17 wird ein Regelsignal erzeugt das zweierlei Informationen beinhaltet Einerseits beinhaltet das Regelsignal die Information, ob der Störabstand Qi größer als der Störabstand Q 2 ist oder nicht Andererseits ist das Regelsignal dem Verhältnis V=QilQ2 der beiden Störabstände proportional. Es könnten auch zwei > Regelsignale erzeugt werden, von denen ein Regelsignal die Information bezüglich der Störabstände Qi bzw. Q 2 beinhaltet und von denen das andere Regelsignal proportional dem Verhältnis Vder beiden Störabstände ist.

iu Das Regelsignal der Regelsignalstufe 17 wird den beiden Linearverstärkern 13a und 136 zugeführt, und damit werden die von dem Amplitudenbegrenzern 12a bzw. 126 abgegebenen amplitudenbegrenzten Diversity-Signale um so mehr verstärkt bzw. bedämpft, je

r> größer bzw. je kleiner das Verhältnis V=Qi/Q2 der hpiHen .StömhstänHp Oi iinH Π 2 der Diversity-Sigr.ale ist. Die Verstärkung der Diversity-Signale wird aber derart vorgenommen, daß die Summe der verstärkten bzw. bedämpften Pegel nach der Demodulation

4(i konstant ist. Falls beispielsweise der Störabstand Q1 des über den Schaltungspunkt 11a zugeführten Diversity-Signals größer ist als der Störabstand des über den Schaltungspunkt 116 zugeführten Diversity-Signals, dann wird das über den Ausgang des Amplitudenbegrenzers 12a abgegebene amplitudenbegrenzte Diversity-Signal unter Verwendung des Linearverstärkers 13a verstärkt, wogegen das über den Ausgang des Amplitudenbegrenzers 126 abgegebene Diversity-Signal unter Verwendung des Linearverstärkers 136

><> bedämpft wird.

Als Regelsignal kann beispielsweise unter Verwendung der Regelstufe 17 eine Gleichspannung erzeugt werden, deren Polarität die Information beinhaltet, ob der Störabstand Q1 größer als der Störabstand Q 2 ist

j> oder ob umgekehrt der Störabstand Q 2 größer als der Störabstand Q i ist. Der Betrag dieser Gleichspannung ist dagegen proportional dem Verhältnis der beiden Störabstände. Mit einem derartigen Regelsignal werden die Linearverstärker 13a und 136 gegenläufig gesteuert.

w) Falls die über die Ausgänge der Linear verstärker 13a und 136 abgegebenen Signale gleichphasig wären, wäre die Summe der über diese Ausgänge abgegebenen Signale konstant und somit von den Quotienten Q1 und Q 2 der Diversity-Signale unabhängig.

"> Ii.. folgenden wird dieser Sachverhalt auch noch an einem Beispiel erläutert, wobei vorausgesetzt wird, daß der Quotient Qi=SiZN gleich 6 Volt eff. und der Quotient Q 2 = S 2//V= 3 Volt eff. ist. Über die

Schaltungspunkte 11a und 116 werden somit Diversity-Signale mit wesentlich unterschiedlichen Pegeln zugeführt. Es wird nun angenommen, daß unter Verwendung der Amplitudenbegrenzer 12a und 126 die zugeführten Diversity-Signale verstärkt und amplitudenmäßig derart begrenzt werden, daß über ihre Ausgänge Signale mit gleichen Pegeln von 10 V abgegeben werden. Unter Verwendung der Pegelstufe 17 wird ein Regelsignal abgeleitet, das dem Verhältnis Κ=ζΜ/ζ>2 = 6/3 der beiden Störabstände proportional ist. Über die Ausgänge 18a bzw. 186 werden dann Spannungen von 6,66 Volt eff. bzw. 3,33 Volt eff. abgegeben.

Die Verstärkungsfaktoren El bzw. £2 der Linearverstärker 13a bzw. 130 sind aus den folgenden Gleichungen 9 bzw. !0 errechenbar:

I +

S 2

S 2 S 2

I +

.S 2
.Sl

(10)

Aus den Gleichungen 9 und 10 ist ersichtlich, daß auch die folgende Gleichung gilt:

Die Summe der beiden Verstärkungsfaktoren ist somit konstant und unabhängig von den Störabständen.

Die F i g. 2 zeigt ausführlicher die in F i g. 1 dargestellte Regelsignalstufe 17 und die Linearverstärker 13a und 136.

Die Regelstufe 17 besteht aus den logarithmischen Verstärkern 18a, 186, den Gleichrichtern 19a, 196, der Summierschaltung 20, den Dioden 21, 22, den Widerständen 23,24,25 und dem Kondensator 26.

Die über die Schaltungspunkte 11a bzw. 11£ zugeführten Diversity-Signale werden somit in den logarithmischen Verstärkern 18a bzw. 186 verstärkt und anschließend gleichgerichtet. Die beiden gegenpoligen Gleichspannungen am Ausgang der Gleichrichterschaltungen 19a und 196 werden in der Summierstufe 20 summiert. Am Ausgang dieser Summierstufe 20 ergibt sich eine Steuerspannung, die proportional dem Verhältnis der beiden Signalspannungen in den Kanälen mit dem Schaltungspunkt 11a bzw. lift ist. Die Dioden 21 und 22 bilden eine Begrenzerschaltung, mittels der die Steuerspannung auf einen Maximalwert begrenzt wird, wodurch eine Übersteuerung der Linearverstärker 13a und 136 vermieden wird. Der Kondensator 26 bestimmt die Regelzeitkonstante.

Die Linearverstärker 13a bzw. 136 bestehen aus den Transistoren 28a, 29a, 30a bzw. 286, 296, 306 und dem Widerstand 31a bzw. 316. Diese Linearverstärker 13a und 136 sind somit als Differenzverstärker mit Urstromquelle ausgelegt, und deren Verstärkung wird gegenphasig geregelt. Die zu regelnden Signale werden über die Ausgänge der Amplitudenbegrenzer 12a bzw. 126 an die Basen der Transistoren 28a bzw. 286 zugeführt, die als Urstromquellen wirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: .

1. Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von zwei Diversity-Signalen, deren Rauschsignalpegel angenähert gleich sind, und die über je einen Kanal, über je einen Demodulator und über je einen Linearverstärker einer Kombinationsstufe zugeführt werden, von der ein verbessertes Signal abgegeben wird, wobei die Verstärkung im einen Kanal um so mehr hinaufgesetzt und im anderen Kanal um so mehr herabgesetzt wird, je größer der Nutzsignalpegel in dem einen Kanal gegenüber dem Nutzsignalpegel im anderen Kanal ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearverstärker (13a, i3b) in den Kanälen — bezogen auf die Signalüb'ertragungsrichtungen — vor den Demodulatoren (14a, 14b) angeordnet sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfaktoren der beiden Linearverstärker (13a, 13Z^ gleich den Beträgen l/i + Vbzw. Vh + ^ sind, wobei die Größe V das Verhältnis der Nutzsignalpegel der beiden Diversity-Signale bedeutet.