DE69014450T2 - Empfangsvorrichtung für Richtfunkstrecken. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Empfangsvorrichtung einer digitalen Richtfunkstrecke.
• Man bezeichnet im allgemeinen mit digitaler Richtfunkstrecke einen Übertragungskanal für digitale Informationen. Diese Richtfunkstrecke besteht also aus einer Sendevorrichtung, einer Empfangsvorrichtung und dem Wellenausbreitungsraum zwischen beiden.
• Ein üblicher digitaler Empfänger enthält normalerweise drei Teile:
• - einen Hochfrequenzteil, der einen rauscharmen Verstärker zur weitgehenden Verringerung des Rauschfaktors, eine Mischstufe zur Umsetzung des Hochfrequenzsignals in einen Zwischenfrequenzbereich (typisch bei 70 oder 240 MHz) und einen Hochfrequenzumsetzungsoszillator enthält,
• - einen Zwischenfrequenzteil, der einen rauscharmen Verstärker, ein Kanalfilter, ein Korrekturglied für die Gruppenlaufzeit und einen Umsetzungsoszillator, einen digitalen Demodulator und einen Demodulationsoszillator enthält,
• - und einen Basisfrequenzteil, der insbesondere eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung der Trägerfrequenz im Zwischenfrequenzbereich enthält.
• Ein solcher Empfänger hat den Vorteil, eine große Durchlaßbandbreite zu besitzen, die nur durch das Durchlaßband des rauscharmen Hochfrequenzverstärkers begrenzt wird. Dagegen besitzt ein solcher Empfänger den Nachteil, viele Funktionselemente zu erfordern, was sowohl den Stromverbrauch als auch den Herstellungspreis und den Raumaufwand vergrößert. Außerdem muß das im Zwischenfrequenzteil verwendete Filter eine arithmetische Symmetrie sowohl hinsichtlich der Übertragung als auch der Gruppenlaufzeit besitzen, was seine Herstellung sehr erschwert, da man bei diesen Frequenzen auf einfache Weise nur Bandpaßfilter mit geometrischer Symmetrie realisieren kann.
• Aus der Druckschrift FR-A-2 543 379 sind digitale Empfänger bekannt, die eine direkte Demodulation des Hochfrequenzsignals durchführen und keine Zwischenfrequenzumsetzung verwenden. Ein solcher Empfänger enthält zwei Teile, nämlich einen Hochfrequenzteil, der einen rauscharmen Verstärker, einen Hochfrequenzdemodulator und einen Hochfrequenz-Demodulationsoszillator enthält, und einen Basisbandteil, der insbesondere einen Phasenschätzkreis sowie für jeden demodulierten Kanal einen rauscharmen Verstärker, ein Filter, ein Korrekturglied für die Gruppenlaufzeit und einen Verstärker mit automatischer Verstärkungskontrolle aufweist.
• Ein solcher Empfänger hat den Nachteil, daß sein Durchlaßband so gering ist, daß der Empfänger praktisch nur in einem einzigen Übertragungskanal verwendbar ist. Dieses Durchlaßband ist nämlich durch das Durchlaßband des Hochfrequenzdemodulators begrenzt, das schmal ist, da bekanntlich kein Hochfrequenzphasenschieber mit hoher Genauigkeit und breitem Durchlaßband hergestellt werden kann. Außerdem ist dieser Hochfrequenzdemodulator komplex aufgebaut und schwer einzuregeln.
• Weiter sind Empfangsvorrichtungen für digitale Richtfunkstrecken bekannt, die nacheinander aufweisen:
• - einen Hochfrequenzteil mit einer Vorrichtung zur Umsetzung in den Zwischenfrequenzbereich,
• - einen Zwischenfrequenzteil mit einer Vorrichtung zur direkten Demodulation des Zwischenfrequenzsignals,
• - einen Basisbandteil, der die Signalverarbeitung durchführt und für jeden der beiden demodulierten Kanäle ein Tiefpaßfilter enthält.
• Ein solcher Empfänger ist in dem Aufsatz IEEE Global Telecommunication Conference and Exhibition, Conference Records, Vol. 3, 1988, Seite 1743 von W.A. Conner mit dem Titel "Direct RF Modulation 256 QAM Microwave System" beschrieben.
• Der Nachteil dieses Empfängers besteht darin, daß er einen von einem System mit automatischer Verstärkungsregelung gesteuerten Verstärker enthält und zwischen dem Hochfrequenzteil und dem Zwischenfrequenzteil liegt, d.h. vor der Demodulation und Filterung. Daher spricht die automatische Verstärkungsregelung auf alle Störungen des Empfangssignals an und die Verstärkung wird somit nicht kontrolliert.
• Aufgabe der Erfindung ist es, all diese Mängel zu beheben. Sie bezieht sich hierzu auf eine Empfangsvorrichtung für eine digitale Richtfunkstrecke gemäß Anspruch 1.
• Die Erfindung, ihre Vorteile und weitere Merkmale werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels dieses Empfängers unter Bezugnahme auf die einzige Figur erläutert, die ein vereinfachtes Übersichtsschaltbild zeigt.
• Gemäß dieser Figur wird das auf einer Hochfrequenzträgerwelle empfangene digitale Signal bei 1 an einen rauscharmen Hochfrequenzverstärker 2 angelegt. Ein solcher Verstärker hat ein breites Durchlaßband, und seine wesentliche Aufgabe ist es, den Rauschfaktor der nachgeschalteten Baugruppe zu verringern.
• Das Ausgangssignal des Verstärkers 2 wird an einen ersten Eingang 3 einer Mischstufe 4 angelegt, beispielsweise vom Typ der Bildfrequenzsperre, um das Signal in den Zwischenfrequenzbereich zu bringen, wobei diese Mischstufe wie üblich an ihrem zweiten Eingang 5 ein von einem örtlichen Oszillator 6 kommendes Hochfrequenzsignal fester Frequenz empfängt.
• Die Bauelemente 2, 4 und 6 bilden den Hochfrequenzteil des Empfängers. Das Ausgangssignal 7 der Mischstufe 4 ist ein Zwischenfrequenzsignal (typischerweise z.B. bei 70 oder 140 MHz).
• Dieses Zwischenfrequenzsignal erfährt erfindungsgemäß keinerlei besondere Verarbeitung, sondern wird direkt in einem Demodulator 8 demoduliert, der im Zwischenfrequenzband arbeitet, also mit fester Frequenz. Dieser Demodulator 8 besitzt zwei Eingänge, von denen der Eingang 7 von der Mischstufe 4 kommt und ein Eingang 9 mit einem örtlichen Demodulationsoszillator 10 verbunden ist, der seinerseits bei 11 vom Ausgangssignal des Phasenschätzorgans 28 gesteuert wird, das nachstehend erläutert wird.
• Der Demodulator 8 und der Demodulationsoszillator 11 bilden den Zwischenfrequenzteil des Empfängers.
• An den beiden Ausgängen 12 und 13 des Demodulators 8 ergeben sich die beiden Kanäle 14 und 15 von demodulierten Signalen im Basisband (in diesem Beispiel handelt es sich um eine Modulation mit vier Phasenzuständen).
• Jeder dieser Kanäle 14 und 15 besitzt eine bekannte Vorrichtung zur Signalverarbeitung im Basisband, die insbesondere enthält:
• - eine rauscharmen Verstärker 16 bzw. 17,
• - ein Tiefpaßfilter 18 bzw. 19,
• - ein Korrekturglied für die Gruppenlaufzeit 20 bzw. 21,
• - und einen Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC) 22 bzw. 23.
• Die Ausgänge 24 und 25 der beiden Kanäle 14 und 15 gelangen an einen Eingang 26 bzw. einen Eingang 27 des erwähnten Phasenschätzorgans 28. Diese Ausgänge 24 und 25 sind auch die Ausgänge des Empfängers.
• Die AGC-Verstärker 22 und 23 liegen im Basisband hinter der Demodulation und der Basisbandfilterung. Das AGC-System kann also nicht auf einen eventuellen Störimpuls ansprechen, da das an den Eingang jedes AGC-Verstärkers angelegte Signal bereits gefiltert ist, im Gegensatz zur Lehre des obenerwähnten Artikels aus IEEE.
• Dieser Empfänger enthält also eine Zwischenfrequenzumsetzung, die zu einem großen Durchlaßband führt, aber die Verwendung dieser Zwischenfrequenz ist nur auf die Signaldemodulation beschränkt, während die Verarbeitung des Signals im Basisband erfolgt, was große Vorteile hinsichtlich der Kosten bei der Herstellung, der Wartung und des Stromverbrauchs ist. Natürlich ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnte der Hochfrequenzoszillator 6 vom Phasenschätzglied 28 gesteuert werden, während der Demodulationsoszillator 10 als frei schwingender Oszillator verwendet werden könnte. Der Hochfrequenzoszillator 6 könnte synthetisiert sein. Dieser Empfänger eignet sich auch für komplexe Modulationen (mit 16, 64 oder sogar 256 Phasenzuständen), ohne seine Eigenschaft einer großen Bandbreite zu verlieren. Die Demodulation, die mit einer Festfrequenz erfolgt, kann ein für alle Mal optimal eingestellt werden, und die Filterung, die im Basisband erfolgt, kann ohne Schwierigkeiten durch Verwendung von Tiefpaßfiltern erreicht werden, deren Grenzfrequenz sehr genau kontrolliert werden kann.

Claims (4)

1. Empfangsvorrichtung für eine digitale Richtfunkstrecke, die nacheinander aufweist:

- einen Hochfrequenzteil (2, 4, 6) mit einer Vorrichtung (4, 6) zur Umsetzung in das Zwischenfrequenzband,

- einen Zwischenfrequenzteil mit einer Vorrichtung (8, 10) zur direkten Demodulation des Zwischenfrequenzsignals,

- einen Basisbandteil (14, 15, 28), der die Verarbeitung des Signals durchführt und für jeden der beiden demodulierten Kanäle (14, 15) ein Tiefpaßfilter (18, 19) enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder der demodulierten Kanäle (14, 15)

- einen rauscharmen Verstärker (16, 17),

- eines der Tiefpaßfilter (18, 19),

- ein Korrekturorgan für die Gruppenlaufzeit (20, 21),

- und einen Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung (22, 23) enthält, der hinter je einem der Tiefpaßfilter (18, 19) angeordnet ist, wobei die Ausgänge dieser Kanäle (14, 15) an je einen Eingang eines Phasenschätzorgans (28) angeschlossen sind, das sich im Basisbandteil (14, 15, 28) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenfrequenzteil (8, 10) einen örtlichen Demodulationsoszillator (10) aufweist, der von dem Phasenschätzorgan (28) im Basisbandteil (14, 15, 28) gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzteil (2, 4, 6) einen örtlichen Umsetzungsoszillator (6) aufweist, der von dem im Basisbandteil (14, 15, 28) enthaltenen Phasenschätzorgan (28) gesteuert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzungsoszillator (6) ein synthetisierter Oszillator ist.