DE2724375C3 - Method and device for measuring the reception quality of a frequency-modulated VHF signal - Google Patents
Method and device for measuring the reception quality of a frequency-modulated VHF signalInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im « Oberbegriff des Anspruchs I näher bezeichneten Art sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Verfahren und Einrichtungen dieser Art sind bekannt (Fcrschungsbericht der British Broadcasting Corporation BBC RD 1975/33). boThe invention relates to a method of the The preamble of claim I and to a device for carrying out the method. Procedures and facilities of this type are known (British Broadcasting Research Report Corporation BBC RD 1975/33). bo
Bei dem Empfang von frequenzmodulierten Ultrakurzwellen (UKW-FM-Empfang) treten infolge der Mehrwegeausbrcilung der Ultrakurzwellen Amplituden- und Phasenstörmodulationen auf, welche die Empfangsqualität beeinträchtigen. Für die Beurteilung t>i der Empfangsqualität ist daher die meßtechnische Erfassung der genannten Störmodulationen unerläßlich. Hierbei kann NF-seitig die Phasenstörmodulation nicht erfaßt werden, da während einer UKW-Sendung nicht feststellbar ist, welche Phasenänderungen dem Nutzsignal und welche Phasenänderungen dem Störsignal zuzuordnen sind. Demgegenüber stellt die Amplitudenstörmodulation einen meßtechnisch verwertbaren Störeffekt dar, da UKW-Sender stets mit gleichbleibender Amplitude abstrahlen (sogenannte »Vollaussteuerung«), so daß Amplitudenschwankungen nur durch Störungen verursacht werden können.When receiving frequency-modulated ultra-short waves (VHF-FM reception) occur as a result of Mehrwegeausbrcilung the ultrashort wave amplitude and phase interference modulations, which the Impair the reception quality. For the assessment t> i For the reception quality, it is therefore essential to measure the aforementioned interference modulations. In this case, the phase interference modulation cannot be detected on the LF side, since it cannot be detected during a VHF transmission it can be determined which phase changes the useful signal and which phase changes are to be assigned to the interference signal. In contrast, the amplitude interference modulation represents an interfering effect that can be measured technically, since VHF transmitters always have a constant Radiate amplitude (so-called "full scale") so that amplitude fluctuations only occur through Disturbances can be caused.
Bei einem bekannten Verfahren zur Messung der Amplituden-Störmodulation (Forschungsbericht der British Broadcasting Corporation BBC RD 1975/33 mit dem Titel »A field strength measuring receiver for band II«) wird der Amplituden verlauf des empfangenen UiCW-Signals in Abhängigkeit von der Signalfrequenz auf einem Oszillographenschirm wiedergegeben und anhand eines Skalenkreuzes abgelesen. Hierbei muß die Verstärkung des Amplitudensignals, welche die Ordinatenlage der Osziilogrammkurve bestimmt, so gewählt werden, daß die Bezugsachse der Kurve deckungsgleich mit der Abszisse des Skalenkreuzes ist Die Bezugsachse der Kurve ist eine gedachte horizontale Linie, welche der Kurve bei nicht vorhandenen Reflexionen entspricht In der Praxis ist jedoch die Wahl der Verstärkung des Amplitudensignals äußerst schwierig und zeitraubend, obwohl das bekannte Verfahren eine automatische Mittelwertregelung für die Verstärkung des Amplitudensignals vorsieht, die in einem geeigneten Augenblick durch Knopfdruck ausgeschaltet wird, wodurch die momentan vorhandene Verstärkung festgehalten wird. Da sich jedoch bei automatischer Mittelwertregelung die Verstärkung auch nach beliebig langer Einstelldauer infolge der fortlaufenden Änderung der Amplitudenstörmodulation und damit der mittleren Amplitude ebenso fortlaufend ändert, liegt die durch Knopfdruck festgehaltene Verstärkung auf einem zufälligen Wert innerhalb des Regelbereichs und liefert daher im allgemeinen nicht die gewünschte Deckungsgleichheit der Bezugsachse mit dec Skalenabszisse. Diese fehlende Deckungsgleichheit macht nicht nur die Skalenablesung äußerst schwierig, sondern führt auch dazu, daß der auf 100% Modulationsgrad, bezogene Maßstab der Ordinatenskala verändert wird, so daß die Bedienungsperson in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage der gedachten Kurvenbezugsachse den Skalenmaßstab umrechnen muß. Hinzu kommt, daß nach erfolgtem Festhalten der Amplitudensignalverstärkung die Empfangsverhältnisse, insbesondere die Ausrichtung der Empfangsantenne, nicht mehr geändert werden dürfen, wodurch sich das bekannte Verfahren zur Ermittlung optimaler Empfangsverhältnisse, wie die? beispielsweise durch Drehen der Empfangsantenne und gleichzeitiger Messung der Empfangsqualität erfolgen kann, nicht eignetIn a known method for measuring the amplitude interference modulation (research report by British Broadcasting Corporation BBC RD 1975/33 entitled "A field strength measuring receiver for band II «) the amplitude curve of the received UiCW signal is dependent on the signal frequency reproduced on an oscilloscope screen and read off using a scale cross. Here the Gain of the amplitude signal, which determines the ordinate position of the oscillogram curve, selected in this way that the reference axis of the curve is congruent with the abscissa of the scale cross The reference axis of the curve is an imaginary horizontal line, which corresponds to the curve in the case of no reflections. In practice, however, it is the choice of gain the amplitude signal extremely difficult and time consuming, although the known method is an automatic one Provides mean value control for the amplification of the amplitude signal in a suitable Moment is switched off by pressing a button, whereby the currently existing gain is retained will. Since, however, with automatic mean value control, the gain can also be increased after any length of time Adjustment time as a result of the continuous change in the amplitude interference modulation and thus the average If the amplitude also changes continuously, the gain recorded by the push of a button is at random Value within the control range and therefore generally does not provide the desired congruence the reference axis with dec on the scale abscissa. This lack of congruence not only makes them Reading the scale is extremely difficult, but also means that the 100% degree of modulation Scale of the ordinate scale is changed so that the operator depending on the respective Must convert the position of the imaginary curve reference axis to the scale scale. In addition, after what has happened Keeping the amplitude signal gain, the reception conditions, in particular the alignment the receiving antenna, may no longer be changed, which means that the known method is different to determine optimal reception conditions, such as the? for example by rotating the receiving antenna and the reception quality can be measured at the same time is not suitable
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß die Bezugsachse der Osziilogrammkurve für den Verlauf der Störmodulationsamplitude in Abhängigkeit von der Signalfrequenz stets deckungsgleich mit der Skalenabszisse ist und daher mühelos bewertet werden kann, und zwar auch bei Änderung der Empfangsverhältnisse.The object of the invention is to provide a method and a device of the type mentioned at the beginning Kind to the effect that the reference axis of the oscillogram curve for the course of the interference modulation amplitude is always congruent with the scale abscissa depending on the signal frequency and can therefore be assessed easily, even if the reception conditions change.
Die auf die Schaffung eines Verfahrens gerichtete Teilaufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst According to the invention, the sub-task aimed at creating a method is described in the identifier of claim I specified features solved
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist in dem Anspruch 2 gekennzeichnet.An advantageous embodiment of the method according to claim 1 is characterized in claim 2.
Pie auf die Schaffung einer Einrichtung gerichtete Teilaufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale gelöst. Pie sub-task aimed at creating a device is according to the invention by the in the characteristic of claim 3 specified features solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Einrichtung nach Anspruch 3 sind in den Ansprüchen 4 bis 6 gekennzeichnet Mit Hilfe der Maßnahmen gemäß Anspruch 6 werden die für jede Reflexion eigenen, günstigsten Demodulatorbandhreiten eingestellt, wodurch man die optimale Eindeutigkeit der Oszillogrammkurve erhält.Advantageous refinements and developments of the device according to claim 3 are in the Claims 4 to 6 characterized with the help of the measures according to claim 6 are the for each reflection own, cheapest demodulator bandwidth adjusted, whereby the optimal clarity of the oscillogram curve is obtained.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine automatische Verstärkungsregelung vorzusehen, welche nur die Amplitude des UKW-Trägers auf einen konstanten Wert regelt, dagegen die Amplitudenstörmodulation unbeeinflußt läßt. Hierdurch wird während des gesamten Meßvorganges die zur Bezugsachse der Amplitudenstörmodulation in festem Verhältnis stehende Trägeramplitude auf einen mit der Skalenabszisse zusammenfallenden Konstantwert eingeregelt, wodurch sich die Bezugsachse der Oszillogrammkurve nicht mehr in Ordinatenx;chtung verschiebt bzw. »auswandert«. Die von der Regelung unbeeinflußte Amplitudenstörmodulation ändert sich entsprechend dem tatsächlichen Frequenzverlauf be- >5 züglich der Skalenabszisse und kann daher bequem bei gleichbleibenden, normierten Verhältnissen bzw. unverändertem Skalenmaßstab ausgemessen werden. Infolge der Trägeramplitudenrcgelung während des gesamten Meßvorgangs bleiben Empfangsänderungen, $0 wie sie beispielsweise durch Drehen der Empfangsantenne hervorgerufen werden, ohne Einfluß auf die mit der Skalenabszisse zusammenfallende Lage der Bezugsachse der Oszillogrammkurve, wodurch gleichzeitig mit der Änderung der Empfangsverhältnisse ge- )"> messen und das Empfangsoptimum ermittelt werden kann.The basic idea of the present invention is to provide an automatic gain control which only controls the amplitude of the VHF carrier to a constant value, but leaves the amplitude interference modulation unaffected. As a result, the carrier amplitude, which is in a fixed ratio to the reference axis of the amplitude interference modulation, is adjusted to a constant value that coincides with the scale abscissa during the entire measuring process, so that the reference axis of the oscillogram curve no longer shifts or "migrates" in ordinates x; The amplitude interference modulation, which is not influenced by the regulation, changes according to the actual frequency curve with regard to the scale abscissa and can therefore be conveniently measured with constant, standardized conditions or unchanged scale. As a result of the carrier amplitude regulation during the entire measurement process, changes in reception, such as those caused by rotating the reception antenna, for example, have no influence on the position of the reference axis of the oscillogram curve, which coincides with the scale abscissa, which means that measurements are taken simultaneously with the change in reception conditions and that Reception optimum can be determined.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing.
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung, undF i g. 1 is a block diagram of an inventive Establishment, and
F i g. 2 eine Ansicht einer auf dem Oszillographenschirm der Einrichtung nach F i g. 1 wiedergegebenen Kurve, welche den Amplitudenverlauf eines st jnnodulierten UKW-Signals in Abhängigkeit von der UKW- -»i SignalfrequeAz darstelltF i g. FIG. 2 is a view of an on the oscilloscope screen of the device of FIG. 1 reproduced Curve which shows the amplitude profile of a st unmodulated VHF signal as a function of the VHF - »i Represents SignalfrequeAz
Das in F i g. 1 anhand eines Blockschaltbildes veranschaulichte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung besteht zu einem Großteil aus einem bekannten UKW-Gmpfänger, der für die er- so findungsgemäßen Zwecke ergänzt wurde. Im einzelnen weist die dargestellte Einrichtung einen UKW-Tuner 10 auf, welcher von einer Antenne 11 mit einem frequenzmodulierten UKW-Signal gespeist wird. Dem UKW-Tuner 10 ist in üblicher Weise ein ZF-Bandpaß 20 nachgeschaltet, welcher das in dem Tuner 10 auf eine Zwischenfrequenz umgesetzte UKW-Signal durchläßt. Der Ausgang des Bandpasses 20 gabelt sich in zwei Signalzweige 50 und 60. Der Signalzweig 50 enthält einen FM-Zwischenfrequenzverstärker 30, dem ein beerenzender FM-Diskriminator 40 nachgeschaltet ist Der Signalzweig 60 enthält einen AM-Zwischenfrequenxverstärker 70, dem ein AM-Demodulator 80 nachgeschaltet ist Der Verstärker 70 ist regelbar, wofür ein Regler 100 vorgesehen ist, dessen Ausgang über eine Leitung (^ ΙΟΙ mit dem Steuereingang des Verstärkers 70, dessen Istwert-Eingang über eint Leitung 81 mit dem Ausgang des Demodulators 80 und dessen Sollwerteingang mit einem aus einer Gleichspannungsquelle 120 und einem seriengeschölteten Potentiometer 110 bestehenden Sollwertsteifer verbunden ist. Der Regler 100 wird von einem Nullspannungsdetektor 90, z, B, einem Fensterdiskriminator, getastet, dessen Eingang über eine Leitung 42 mit dem Ausgang des Diskriminators 40 verbunden ist Des weiteren wird das Ausgangssignal des Diskriminators 40 über eine Leitung 41 auf den Regeleingang des UKW-Tuners 10 rückgekoppelt Der Diskriminator 40 und der Demudolator 80 fähren über Leitungen 43 bzw. 82 zu jeweils einem bandbreitenvariablen Tiefpaß 130 bzw. 140, an deren Ausgänge ein dem momentanen Frequenzhub ω bzw. ein der normierten (d. h. auf die Bezugsachse bezogenen) UKW-Signalamplitude -^- entsprechendes Signal anliegt Der A0 The in Fig. 1 embodiment of a measuring device according to the invention, illustrated with the aid of a block diagram, consists largely of a known VHF receiver, which has been supplemented for the purposes according to the invention. In detail, the device shown has a VHF tuner 10, which is fed by an antenna 11 with a frequency-modulated VHF signal. The VHF tuner 10 is followed by an IF bandpass filter 20 in the usual way, which passes the VHF signal converted to an intermediate frequency in the tuner 10. The output of the bandpass filter 20 forks into two signal branches 50 and 60. The signal branch 50 contains an FM intermediate frequency amplifier 30, which is followed by a berenzender FM discriminator 40 The amplifier 70 can be regulated, for which a controller 100 is provided, whose output is connected to the control input of the amplifier 70 via a line (^ ΙΟΙ, whose actual value input is via a line 81 to the output of the demodulator 80 and whose setpoint input is connected to one of a DC voltage source 120 and a series-connected potentiometer 110 is connected to the existing setpoint stiffener. The controller 100 is scanned by a zero voltage detector 90, e.g., a window discriminator, the input of which is connected to the output of the discriminator 40 via a line 42 Discriminator 40 via a line 41 to the control input of the VHF tuners 10 fed back The discriminator 40 and the demudolator 80 lead via lines 43 and 82 to a bandwidth-variable low-pass filter 130 and 140, respectively, at the outputs of which a current frequency deviation ω or a normalized (ie, referenced to the reference axis) VHF -Signal amplitude - ^ - corresponding signal is present Der A 0
Tiefpaß 130 ist über eine Leitung 131 mit der Horizontalablenkeinrichtung eines Kathodenstrahloszillographen 150 verbunden, dessen Vertikalabjenkeinrichtung über eine Leitung 141 von dem Ausgang des Tiefpasses 140 gespeist wird.Low-pass filter 130 is via a line 131 with the horizontal deflection device a cathode ray oscilloscope 150 connected, the vertical deflection device is fed via a line 141 from the output of the low-pass filter 140.
Die Funktionsweise der Schaltungsteile 10,20,30 und 40 ist aus üblichen UKW-Empfängern bekannt und bedarf keiner näheren Erläuterung. Das in den Signalzweig 60 von dem Bandpaß 20 eingespeiste ZF-Signal wird von dem Verstärker 70 in Abhängigkeit des Regler-Ausgangssignals auf der Leitung 101 derart verstärkt, daß nur die Amplitude des ZF-Trägers einen konstanten Wert besitzt, dagegen die normierte Amplitude -^- des AM-Störsignals unbeeinflußt bleibt Diese A0 The mode of operation of the circuit parts 10, 20, 30 and 40 is known from conventional VHF receivers and does not require any further explanation. The IF signal fed into the signal branch 60 from the bandpass filter 20 is amplified by the amplifier 70 as a function of the controller output signal on the line 101 in such a way that only the amplitude of the IF carrier has a constant value, whereas the normalized amplitude - ^ - The AM interference signal remains unaffected This A 0
getastete Regelung wird durch den Nullspannungsdetektor 90 ermöglicht, welcher feststellt, wann das dem momentanen Frequenzhub ω proportionale Ausgangssignal des Diskriminators 40 zu Null wird. Ein Frequenzhub ω = 0 bedeutet, daß momentan am Ausgang des Bandpasses 20 der reine ZF-Träger anliegt In Abhängigkeit von der genannten Feststellung durch den Detektor 90 wird der Regler 100 eingetastet bzw. initiiert, so daß die zum Eintastzeitpunkt an seinem Istwerteingang anliegende Signalamplitude voraussetzungsgemäß gleich der nichtmodulierten Amplitude des ZF-Trägers ist. Dieser Istwert wird in üblicher Weise mit dem am Potentiometer 110 eingestellten Sollwert verglichen, wobei das h:eraus resultierende Fehlersignal von dem Regler 100 entsprechend seiner Regelkennlinie in ein Stellsignal für den Verstärker 70 umgesetzt witd. Sobald der Detektor 90 eine von Null verschiedene Spannung am Ausgang des Diskriminators 40 feststellt, tastet er den Regler 100 aus, wodurch bis zur nächstfolgenden Eintastung des Reglers 100 die im Austastzeitpunkt vorhandene Verstärkungseinstellung des Verstärkers 70 unverändert bleibt.Sensed control is made possible by the zero voltage detector 90, which determines when the output signal of the discriminator 40 , which is proportional to the instantaneous frequency deviation ω, becomes zero. A frequency deviation ω = 0 means that the pure IF carrier is currently present at the output of the bandpass filter 20.Depending on the above-mentioned determination by the detector 90, the controller 100 is keyed in or initiated, so that the signal amplitude present at its actual value input at the time of keying is as required is equal to the non-modulated amplitude of the IF carrier. This actual value is compared in a conventional manner with the set on the potentiometer 110 set value, wherein the h: eraus resulting error signal from the controller 100 in accordance with its control characteristic WITD converted into a control signal for the amplifier 70th As soon as the detector 90 detects a non-zero voltage at the output of the discriminator 40, it scans the controller 100, whereby the gain setting of the amplifier 70 at the time of the gating remains unchanged until the next key-in by the controller 100.
Durch die Konstantregelung des ZF-Trägers und geeignete Wahl des Regler-Sollwertes am Potentiomeier 110 wird erreicht, daß die der Trägeramplitude entsprechende Bezugsachse der wiedergegebenen KurveThrough the constant control of the IF carrier and suitable selection of the controller setpoint on the potentiometer 110 it is achieved that the reference axis corresponding to the carrier amplitude of the curve shown
während des gesamten Meßvorganges in Dek-during the entire measuring process in dec-
kungsgleichheit mit der Skalenabszisse eines auf dem Oszillographenschirm aufgetragenen Skalenkreuzes gehalten wird (F i g. 2). Damit läßt sich die wiederge-equality with the scale abscissa of one on the Oscillograph screen applied scale cross is held (F i g. 2). This allows the reproduced
gegebene Kurve —4^- ohne Schwierigkeit anhand des /togiven curve —4 ^ - without difficulty using the / to
Skalenkreuzes genau .-ermessen, wobei der Maßgenauigkeit ferner förderlich ist, daß die den X-, V-Ablenkeinrichtungen des Oszillographen 150 vorgeschalteten Tiefpässe 130 bzw. 140 ein rauscharmes OszillogrammMeasure the scale cross exactly, with the dimensional accuracy also being conducive to the fact that the low-pass filters 130 and 140 upstream of the X, V deflection devices of the oscilloscope 150 form a low-noise oscillogram
gewährleisten und dennoch durch die geeignete Wahl der Bandbreiten die Eindeutigkeit der Kurve nicht verloren geht.ensure that the uniqueness of the curve is not lost through the appropriate choice of bandwidths goes.
In F i g. 2 ist eine Ansicht des Oszillographenschirms dargestellt, wobei auf dem Schirm ein Skalenkreuz aufgetragen ist, deren Abszissenskala in Frequenzeinheiten und deren Ordinatenskala in Verhältniseinheiten zwischen der Amplitude des UKW-Signals und der Amplitude des Signals ohne Reflexionen geeicht ist. Die im dargestellten Beispielsfall eingezeichnete sinusförmigeIn Fig. 2 is a view of the oscilloscope screen shown, a scale cross is plotted on the screen, the abscissa scale in frequency units and its ordinate scale in units of ratio between the amplitude of the VHF signal and the amplitude of the signal is calibrated without reflections. The sinusoidal shape shown in the example shown
KurveCurve
ι«ι «
stellt einen vereinfachten Spezialfall einerrepresents a simplified special case of a
Amplituden-Störniodulation dar. da in der Praxis wesentlich kompliziertere Formen der oszillographier ten Kurve auftreten. Wesentlich ist, daß die Bezugsachse der Kurve während des gesamten Meßverlaufes mit der Abszissenskala zusammenfällt, und zwar auch dann, wenn die Empfangsverhältnisse, beispielsweise durch Verdrehen der Empfangsantenne Il (F i g. 1), verändert werden. Hierdurch kann die dargeAmplitude-Störniodulation represents. Since in practice much more complicated forms of the oszillographier th curve occur. It is essential that the reference axis of the curve coincides with the abscissa scale during the entire measurement process, even if the reception conditions are changed, for example by rotating the reception antenna II (FIG. 1). This allows the darge
stellte Kurve J represented curve J
- von einer Bedienungspersor pro-- by an operator
blemlos und fortlaufend ausgemessen werden, wobi i in" Falle einer Veränderung der F.mpfangsverhältnisse da« Optimum leicht feststellbar ist.can be measured continuously and without problems, with i in " In the event of a change in the reception conditions since the optimum can easily be determined.
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