DE3912814C1 - Radio call system - compares ref. signal with unmodulated output to obtain oscillator control voltage - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Funkrufsystem nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus "net", 1988, Heft 6, Seiten 238-240 ist ein Funkrufsystem bekannt, bei dem von einer Zentralstation an davon abgesetzte Sender über Leitungen Modulationssignale übertragen werden und die besagten Sender ihrerseits zeitweilig entsprechend modulierte Hochfrequenzschwingungen ausstrahlen.

Aus der Deutschen Patentschrift 27 48 746 ist es bekannt, bei einem Funknachrichtensystem als hochstabile Referenzfrequenz für die beteiligten Sende- und Empfangsstationen eine von allen Stationen gemeinsam zu empfangende Trägerfrequenz einer Rundfunkstation zu verwenden. Die durch diese Maßnahme erreichte hohe Frequenzstabilität bei allen Stationen des Funknachrichtensystems erlaubt die Verwendung schmalbandiger Übertragungskanäle ohne die Notwendigkeit, in jeder der Stationen hochstabile Oszillatoren vorsehen zu müssen.

In "Electronics Letters", 1983, Nr. 17, Seiten 681-682 wird eine Phasenregelschleife beschrieben, deren Regelzustand bei fehlendem Referenzsignal durch eine gespeicherte Steuerspannung zumindest kurzzeitig aufrechterhalten wird, wobei zur Speicherung der Steuerspannung eine Abtast- und Halteschaltung dient, die zwischen das Tiefpaßfilter und den spannungsgesteuerten Oszillator geschaltet ist.

Aus "Funkschau", 1982, Heft 24, Seiten 58-60 ist die Übertragung des Modulationssignals in FFSK-Modulation bei einem Funkrufsystem zwischen Zentralstation und Sender bekannt.

In "TLE", März 1987, Seiten 79-82 ist der Aufbau von Modulationssignalen nach dem POCSAG-Code für Funkrufsysteme beschrieben.

Für landesweit eingeführte Funkrufsysteme sind Empfänger relativ preiswert erhältlich, da die Empfänger in hohen Stückzahlen und in weitgehend einheitlicher Technik gefertigt werden. Dieses gilt insbesondere für das sogenannte POCSAG- System, dessen Code als Radiopagingcode 1 (RPC 1) standardisiert und eingeführt wurde.

Der an sich wünschenswerten Verwendung der Empfänger für das POCSAG-System in privaten Personenrufanlagen steht jedoch der relativ hohe technische Aufwand der stationären Komponenten des POCSAG-Systems entgegen. Dieser ist im wesentlichen durch die hohen Anforderungen an die Frequenzgenauigkeit bzw. -konstanz des Hochfrequenzsignals bedingt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Funkrufsystem anzugeben, bei welchem auch die stationären Geräte in wirtschaftlicher Weise zu verwirklichen sind.

Das erfindungsgemäße Funkrufsystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auch in Systemen mit mehreren Sendern nur ein hochstabiler Oszillator benötigt wird und dennoch eine insbesondere für FSK (Frequency Shift Keying)-Modulation mit gleichstrombehaftetem NRZ (No Return to Zero)-Basisbandsignal erforderliche hohe Frequenzgenauigkeit erzielt wird. Dadurch ist wiederum die Verwendung von POCSAG-Empfängern möglich. Wegen der erzielten Frequenzgenauigkeit kann mit dem erfindungsgemäßen Funkrufsystem auch Gleichwellenbetrieb durchgeführt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Insofern befassen sich Weiterbildungen der Erfindung mit einer vorteilhaften Übertragung des Referenzsignals und des Modulationssignals von der Zentralstation zu einzelnen Sendern. Dabei wird vorzugsweise eine Zweidrahtleitung benutzt, wie sie beispielsweise in Fernsprechnetzen vorhanden ist. Hierzu können in wirtschaftlicher Weise als integrierte Bausteine zur Verfügung stehende Modems verwendet werden. Erforderliche gleichstromgekoppelte Modulatoren lassen sich mit Hilfe driftarmer Ansteuerschaltungen bzw. temperaturstabiler Referenzspannungsquellen realisieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist eine Zentralstation 1 über eine Zweidrahtleitung 2 mit einem Sender 3 verbunden. Weitere Zweidrahtleitungen 4, von denen lediglich drei Leitungen dargestellt sind, dienen zum Anschluß weiterer Sender. In der Zentralstation 1 ist ein Funkprozessor 5 vorgesehen, welcher die jeweils auszusendenden Datentelegramme erzeugt und weitere Aufgaben zur Verwaltung des Funkrufsystems übernimmt. Der Funkprozessor 5 ist mit drei Eingangsschnittstellen 6, 7, 8 versehen, welche mit einer Tastatur, mit einer Alarmeinrichtung und mit einer Telefonanlage verbunden sein können, um entsprechende Befehle zum Aussenden von Datentelegrammen entgegenzunehmen. Die Datentelegramme, welche dem Sender als Modulationssignal dienen, werden vom Funkprozessor 5 NRZ-codiert einem NRZ/FFSK-Modulator 9 zugeführt, der ein Signal erzeugt, dessen Frequenz zwischen den Werten 1024 Hz und 1536 Hz umgetastet wird. Die Bitrate beträgt dabei 1024 bit/s (FFSK = Fast FSK).

In der Zentralstation 1 befindet sich ferner ein hochgenauer Referenzgenerator 10 zur Erzeugung einer Schwingung mit stabiler Frequenz. Um jedoch eine Übertragung eines daraus abgeleiteten Referenzssignals über die Zweidrahtleitung 2 zu ermöglichen, wird die Frequenz der Ausgangsschwingung des Referenzgenerators 10 in einem Frequenzteiler 11 durch n geteilt. Bei geeignet gewähltem Teilerfaktor n läßt sich die damit entstehende Referenzfrequenz gut über Zweidrahtleitungen, beispielsweise innerhalb von Fernsprechanlagen mit einem Frequenzbereich von 300 Hz bis 3,4 kHz, übertragen. Durch einen Steuersignalmodulator 12, dessen Funktion später erläutert wird, wird ein Referenzsignal erzeugt und gelangt an einen Eingang eines Umschalters 13, dessen anderer Eingang mit dem FFSK-Signal des Modulators 9 beaufschlagt ist. Solange keine Datentelegramme auszusenden sind, befindet sich der Umschalter 13 in der unteren Stellung, so daß während dieser Zeit das Referenzsignal über einen Verteiler 14 und die Zweidrahtleitung 2 dem Sender 3 zugeleitet wird. Während dieser Zeit befindet sich ein weiterer Umschalter 15 im Sender 3 in der oberen Stellung, so daß das Referenzsignal über einen Verstärker 16 mit Schwellwertcharakteristik einem Eingang eines Phasenvergleichers 17 zugeführt wird. Dieser ist Teil einer Phasenregelschleife (PLL), die zur Regelung der Frequenz eines steuerbaren Oszillators 18 dient.

Der Ausgang des steuerbaren Oszillators 18 ist über zwei Frequenzvervielfacher 19, 20 mit einer Sendeendstufe 21 verbunden, von deren Antenne 22 das Hochfrequenzsignal abgestrahl wird. Um die in der Frequenzgruppe D entsprechend der FTZ-Richtlinie 17 R 2048 (Richtlinie des Fernmeldetechnischen Zentralamtes der Deutschen Bundespost) vorgesehenen Frequenzen von 468,35 MHz bis 469,15 MHz in einem 25-kHz-Raster erzeugen zu können, ist der steuerbare Oszillator 18 für einen Frequenzbereich von 18,734 MHz bis 18,766 MHz ausgelegt. Das Ausgangssignal des steuerbaren Oszillators 18 wird über einen Frequenzteiler 23 dem Phasenvergleicher 17 zugeleitet. Das Teilerverhältnis ist derart gewählt, daß sich eine Frequenz entsprechend der Referenzfrequenz im Bereich von 0,3 bis 3,4 kHz ergibt.

Die Phasenregelschleife wird von einem an sich bekannten Schleifenfilter 24 und einer Abtast- und Halteschaltung 25 geschlossen. Im einfachsten Fall besteht die Abtast- und Halteschaltung 25 aus einem steuerbaren Schalter 25 a und einem Kondensator 25 b. Zur Modulation der Ausgangsschwingung des steuerbaren Oszillators 18, um das abzustrahlende Hochfrequenzsignal zu erhalten, wird das über die Zweidrahtleitung 2 übertragene Modulationssignal in einem Demodulator 26 in ein NRZ-Signal umgewandelt, bei dem die Anstiegszeiten der Flanken mit Hilfe eines Flankenfilters 27 auf einen Wert von t = 250 µs begrenzt werden. Sowohl dieses Signal als auch die Steuerspannung der Phasenregelschleife werden über einen Addierer 28 einem Steuereingang des steuerbaren Oszillators 18 zugeführt.

Zur Steuerung des Umschalters 15 sowie der Abtast- und Halteschaltung 25 dient ein Steuersignaldemodulator 29 a und ein Decoder 29 b, welchen die über die Zweidrahtleitung 2 übertragenen Signale zugeführt werden. Der Ausgang des Decoders ist mit Steuereingängen des Umschalters 15 und der Abtast- und Halteschaltung 25 verbunden.

Wenn kein Funkruf ausgestrahlt wird, sich das System also in einem Bereitschaftszustand befindet, ist der Schalter 13 in der unteren und der Schalter 15 in der oberen Stellung. Außerdem ist der Schalter 25 a in der Abtast- und Halteschaltung 25 leitend. Über die Zweidrahtleitung 2 wird das Referenzsignal mit der Referenzfrequenz übertragen, so daß die Phasenregelschleife die Frequenz des steuerbaren Oszillators 18 exakt auf das durch den Frequenzteiler 23 gegebene Vielfache der Referenzfrequenz regelt. Dazu ist das Zeitverhalten des Schleifenfilters 24 in geeigneter Weise ausgelegt.

Sobald über die Eingangsschnittstellen 6 bis 8 ein Befehl zur Aussendung eines Funkrufs an den Funkprozessor 5 gelangt, steuert dieser den Steuersignalmodulator 12 an, welcher die Schwingung mit der Referenzfrequenz derart moduliert, daß der Steuersignaldemodulator 29 a und der Decoder 29 b darauf ansprechen. Insbesondere eignet sich hierzu eine frequenz- bzw. phaseninvariante Modulationsart wie beispielsweise Amplitudenmodulation oder Amplitudentastung. Um gegebenenfalls restliche verbleibende Einflüsse auf den Phasenvergleicher 17 auszuschließen, ist zwischen den Umschalter 15 und den Phasenvergleicher 17 der Begrenzerverstärker 16 geschaltet. Zur Unterscheidung von anderen Signalen (gegebenenfalls auch Störungen), welche sich in einer Amplitudenmodulation bemerkbar machen, kann das Referenzsignal die Form eines mehrstelligen Binärsignals (Schalttelegramm) haben, welches durch Vergleich mit einem gespeicherten Signal entsprechend im Decoder 29 b decodiert wird.

Nachdem der Decoder 29 b das Referenzsignal erkannt hat, werden ein Umschalten des Umschalters 15 in die untere Stellung sowie eine Steuerung des Schalters 25 a in den nichtleitenden Zustand bewirkt. Nach dem Absenden des Schalttelegramms wird außerdem vom Funkprozessor 5 der Umschalter 13 in die obere Stellung gebracht. Der Funkprozessor 5 gibt jetzt an den Modulator 9 den NRZ-codierten Funkruf als Datentelegramm, das als FFSK-Signal über den Umschalter 13 den Verteiler 14, die Zweidrahtleitung 2, den Umschalter 15, den Demodulator 26 und das Flankenfilter 27 dem Addierer 28 zugeführt wird.

Die Entladezeitkonstante des Kondensators 25 b ist derart groß, daß sich die Steuerspannung nach der Auftrennung der Phasenregelschleife praktisch nicht ändert, so daß die Frequenzumtastung durch das Modulationssignal auf der zuvor hochgenau eingeregelten Frequenz aufbaut. Der steuerbare Oszillator 18 ist ferner derart ausgelegt, daß auch andere Einflüsse, wie beispielsweise die Temperaturdrift, während dieser Zeit keine unzulässig hohen Frequenzabweichungen zur Folge haben. Als steuerbare Oszillatoren sind beispielsweise steuerbare Quarzoszillatoren oder steuerbare Oszillatoren mit Oberflächenwellenfilter geeignet. Dabei lassen sich mit geringem Aufwand für die Oszillatorschaltung Sendezeiten von mehreren Minuten erreichen, ohne daß eine unzulässig hohe Abweichung der Frequenz auftritt.

Am Ende einer Sendezeit, welche gegebenenfalls viele Funkrufe enthalten kann (ein Funkruf dauert im POCSAG-Code ohne Nachricht 32 ms), wird vom Funkprozessor 5 der Umschalter 13 in die untere Stellung gebracht, und mit Hilfe des Steuersignalmodulators 12 wird ein Referenzsignal gesendet, welches den Decoder 29 b zur Umschaltung des Umschalters 15 und zum Schließen der Phasenregelschleife mit Hilfe des Schalters 25 a veranlaßt. Eine gegebenenfalls inzwischen aufgetretene Frequenzabweichung wird somit wieder ausgeregelt.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise verändert und weitergebildet werden. Soll beispielsweise bei der Bildung des Referenzsignals von einer Amplitudenmodulation der Schwingung mit der Referenzfrequenz abgesehen werden, so ist eine Phasentastung dieser Schwingung (NPSK-Modulation, z. B. NPSK = 2PSK(BPSK) oder 4PSK, 8PSK usw.) möglich, bei welcher die Schalttelegramme eine Frequenz von 1/N der Referenzfrequenz aufweisen (N = ganze Zahl).

Im Falle eines amplitudenmodulierten bzw. amplitudengetasteten Referenzsignals kann die Demodulation von Schalttelegrammen auch mit Hilfe von Produktdemodulatoren erfolgen, da die Referenzfrequenz ohnehin zur Verfügung steht. Bei einer entsprechenden Ausbildung des Schalttelegramms kann zur Decodierung ein preiswerter POCSAG-Decoder verwendet werden. Diese in großer Stückzahl gefertigte standardisierte Baugruppe bietet neben dem Vorteil der preiswerten Verfügbarkeit eine hohe Auswertesicherheit der Schalttelegramme.

Claims (10)

1. Funkrufsystem mit einer Zentralstation und mindestens einem Sender, von welchem zeitweilig Hochfrequenzschwingungen ausgestrahlt werden, die mit Modulationssignalen moduliert sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß innerhalb einer Phasenregelschleife (18, 23, 17, 24, 25, 28) ein steuerbarer Oszillator (18) betrieben wird, der die Frequenz der Hochfrequenzschwingungen bestimmt,
• - daß von der Zentralstation (1) abwechselnd der Phasenregelschleife ein Referenzsignal mit einer Referenzfrequenz und dem Oszillator (18) ein Modulationssignal zuführbar sind,
• - daß eine Steuerspannung für den Oszillator (18) in der Phasenregelschleife durch Vergleich des Referenzsignals mit einem Signal gewonnen ist, welches von dem nichtmodulierten Ausgangssignal des Oszillators (18) abgeleitet ist,
• - daß die Steuerspannung während Pausen des Modulationssignals dem Oszillator (18) zugeführt und zusätzlich gespeichert wird und
• - daß während der Dauer des Modulationssignals das abgespeicherte Signal zusätzlich zum Modulationssignal zur Steuerung des Oszillators (18) dient.

2. Funkrufsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des steuerbaren Oszillators (18) über einen Frequenzteiler (23) mit einem ersten Eingang eines Phasenvergleichers (17) verbunden ist, daß dem zweiten Eingang des Phasenvergleichers (17) das Referenzsignal zuführbar ist und daß dem Steuereingang des Oszillators (18) eine Abtast- und Halteschaltung (25) vorgeschaltet ist.

3. Funkrufsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Referenzsignals und des Modulationssignals von der Zentralstation (1) zum Sender (3) in einem niederfrequenten Frequenzbereich, insbesondere zwischen 300 Hz und 3,4 kHz, erfolgt.

4. Funkrufsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal direkt und das Modulationssignal in modulierter Form, vorzugsweise als FFSK-Modulation, übertragen werden.

5. Funkrufsystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zentralstation und dem Sender nur eine Leitung (2) vorgesehen ist, die während der Dauer der Modulationssignale für die Modulationssignale und während der übrigen Zeit für das Referenzsignal genutzt ist.

6. Funkrufsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung von einer Zweidrahtleitung (2) gebildet ist.

7. Funkrufsystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentralstation (1) ein erster Umschalter (13) vorgesehen ist, über den wahlweise das Modulationssignal oder das Referenzsignal der Leitung (2) zuführbar sind, daß in dem Sender (3) ein zweiter Umschalter (15) vorgesehen ist, der die Leitung (2) zwischen der Zentralstation (1) und dem Sender (3) wahlweise mit dem Phasenvergleicher (17) oder mit einer Modulationseinrichtung für die vom steuerbaren Oszillator (18) abgegebene Schwingung verbindet, und daß der zweite Umschalter (15) mit Hilfe eines Decoders (29 b) steuerbar ist, welcher auf über die Leitung (2) übertragene Referenzsignale anspricht.

8. Funkrufsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsignale eine frequenz- und phaseninvariante Modulation aufweisen.

9. Funkrufsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Zentralstation (1) mehrere Sender zugeordnet sind, die vorzugsweise als Gleichwellensender in einem Gleichkanalsystem betreibbar sind.

10. Funkrufsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal nach dem POCSAG-Code codierte Informationen umfaßt und daß das vom Sender ausgesendete Hochfrequenzsignal durch Trägertastung mit dem Modulationssignal moduliert ist.