DE1591408B1 - Vorrichtung zum Empfang mehrerer Eingangssignale gleicher Frequenz - Google Patents

Description

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jedoch zeigen Amplitudenbetrachtungen, daß das auch das andere der beiden vom ersten Mischer ge-Ausgangssignal der zweiten Mischer wegen der Pro- lieferten Mischsignale zugeführt wird und eines der duktbildung aus Signalen, die beide eine Komponente zwischen den beiden Mischern jedes Empfangszweides Eingangssignals enthalten, dem Quadrat der Am- ges angeordneten Filter so schmalbandig ausgebildet plitude des Eingangssignals proportional ist, so daß 5 ist, daß es nur die Mittenfrequenz des Mischsignals, die bekannte Vorrichtung zu einer linearen Verarbei- nicht aber dessen Modulations-Seitenbänder passietung amplitudenmodulierter Signale nicht geeignet ist. ren läßt.

Es dürfte aber auch schwierig sein, die Filter der Bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen

bekannten Vorrichtung so auszubilden, daß noch bei Verfahrens wird dem zweiten Mischer, wie aus der einem relativ hohen Frequenzhub eine lineare Bezie- 10 US-PS 2 683 213 bekannt, das Eingangssignal zugehung zwischen der Phasenlage ihres Ausgangssignals führt und dementsprechend das zwischen den beiden und der Frequenz ihres Eingangssignals besteht. Mischern jeden Empfangszweiges angeordnete Filter

Eine Vorrichtung, die ebenfalls zum Empfang in der erfindungsgemäßen Weise schmalbandig ausgemehrerer amplitudenmodulierter Eingangssignale bildet.

gleicher Frequenz, jedoch mit veränderlichen Pha- 15 Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird gesendifferenzen geeignet ist, ist auch aus der DT-AS währleistet, daß auch bei der zweiten Mischung das 1 199 831 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird an modulierte Signal mit einem unmodulierten Signal den Ausgängen zweier paarweise einander zugeordne- überlagert wird, so daß in dem modulierten Signal ter Empfangszweige, die Mischer enthalten, ein Pha- vorhandene, auf eine Modulation zurückzuführenden senvergleich angestellt und es werden von diesem 20 Frequenzkomponenten nicht ausgelöscht werden, Phasenvergleich Steuersignale zur Regelung der Fre- sondern eine Frequenz- oder Phasenmodulation erquenz von Oszillatoren abgeleitet, von denen je einer halten bleibt, und auch eine vorhandene Amplitudeneinemder Mischer zugeordnet ist und diesem Mischer modulation nicht durch eine Quadrierung der Amdas Überlagerungssignal zuführt. Sind mehr als zwei plitude des Eingangssignals verfälscht werden kann. Empfangszweige vorhanden, so werden die Ausgangs- 25 Demnach ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht signale der paarweise einander zugeordneten Emp- nur zur Verarbeitung von frequenz- oder phasenmofangszweige zusammengefaßt und die Ausgangs- dulierten Signalen, sondern auch zur Verarbeitung signale dieser Empfangszweigpaare wiederum einem von amplitudenmodulierten Signalen geeignet und lie-Phasenvergleich unterworfen. Dieser Phasenvergleich fert unabhängig von der Laufzeitcharakteristik der wird dann wiederum zur Erzeugung von Steuer- 30 Filter Ausgangssignale, die bezüglich der Modulation Signalen für die den Mischern der Empfangszweige in einem linearen Verhältnis zur Modulation der Einzugeordneten Oszillatoren benutzt. Bei dieser be- gangssignale stehen.

kannten Vorrichtung ist also dem Mischer jedes Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor-

Empfangszweiges ein eigener Überlagerungsoszillator richtung, bei der dem zweiten Mischer die beiden variabler Frequenz zugeordnet, der mit Hilfe von 35 vom ersten Mischer gelieferten Mischsignale zuge-Signalen geregelt wird, die durch einen Phasenver- führt werden, bietet zusätzlich die Möglichkeit, außer gleich der Ausgangssignale der verschiedenen Emp- einem Ausgangssignal, das von den Phasendifferenzen fangszweige gewonnen werden. Es ist offensichtlich, der Eingangssignale unabhängig ist, auch noch ein daß eine solche Vorrichtung einen sehr komplexen Ausgangssignal zu erhalten, das die doppelten Pha-Aufbau hat und eine Anzahl von Phasenvergleichs- 40 sendifferenzen aufweist wie die Eingangssignale. Die- und Rückkopplungs-Regeleinrichtungen umfaßt. ses Signal kann zur Erzeugung eines künstlichen

Es ist endlich auch bekannt, die Kombination Antennendiagramms mit schärferer Bündelung der mehrerer Eingangssignale gleicher Frequenz und mit Strahlungskeule ausgenutzt werden,
veränderlichen Phasendifferenzen erst nach der De- Die den ersten Mischern zugeführte, gemeinsame

modulation vorzunehmen. Weil die Phasenverschie- 45 erste Überlagerungsschwingung kann bei der erfinbungen zwischen den einzelnen Eingangssignalen in dungsgemäßen Vorrichtung ebenso wie bei der vorder Regel nicht so groß sind, daß sie für das nieder- bekannten Vorrichtung von einem besonderen Oszilfrequente, demodulierte Signal noch von Bedeutung lator geliefert werden, der einen Teil der Vorrichwären, besteht hierbei keine Notwendigkeit, für einen rung bildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform Ausgleich der Phasendifferenzen der Eingangssignale 50 der Erfindung wird jedoch auf einen solchen besonzu sorgen. Wenn jedoch vor der Demodulation das deren Oszillator verzichtet und es wird die den ersten Signal-Rausch-Verhältnis so gering ist, daß das Rau- Mischern zugeführte Überlagerungsschwingung von sehen den Demodulationsvorgang beeinträchtigt, dem Ausgangssignal des Addierers gebildet. Außerdann ergibt die Kombination nach der Demodulation dem weist die Vorrichtung Verstärker auf, die eine nicht mehr die maximale Signalleistung. Daher führt 55 positive Rückkopplung bewirken. Auf diese Weise eine Kombination der Signale nach der Demodulation wird nicht nur eine Vereinfachung der erfindungsin vielen Fällen nicht zu dem erwünschten Ergebnis. gemäßen Vorrichtung erzielt, sondern es ist auch

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu- gewährleistet, daß die Laufzeiten in den einzelnen gründe, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Empfangszweigen gleich sind, weil durch die positive Art so auszubilden, daß sie nicht nur für den Emp- 60 Rückkopplung dafür Sorge getragen wird, daß die fang phasenwinkelmodulierter Signale, sondern auch Laufzeiten einer Schleife 2 np beträgt, wobei η eine für den Empfang amplitudenmodulierter Signale ge- ganze Zahl ist. Daher wird durch diese Maßnahme eignet ist und bezüglich des Modulationssignals in die Vorrichtung nicht nur vereinfacht, sondern es einem großen Bereich eine sehr gute Linearität auf- werden auch ihre Übertragungseigenschaften verweist. 65 bessert.

Diese Aufgabe wird gemäß einer Variante der Er- Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in

findung dadurch gelöst, daß dem zweiten Mischer als der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele Überlagerungsschwingung über ein weiteres Filter näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

5 6

F i g. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemä- 48 werden in einer Addierstufe 50 addiert und bilden

ßen Vorrichtung zum Raum-Diversity-Empfang, ein Ausgangssignal, dessen Amplitude der Summe

F i g. 2 das Blockschaltbild einer anderen Ausfüh- der Eingangssignale proportional ist. Die Differenz-

rungsfonn einer Vorrichtung nach der Erfindung, Ausgangssignale sind im wesentlichen in Phase und

Fig. 3 das Blockschaltbild einer dritten Ausfüh- 5 unabhängig von den relativen Phasenlagen der Ein-

rungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, gangssignale an den Antennen 10 und 12. Die relative

Fig. 4 das Blockschaltbild eines Empfangszweiges Phasenlage der Differenz-Ausgangssignale ist jedoch

der Vorrichtung nach Fig. 3 in einer von Fig. 3 von der Phasenlage des gemeinsamen Uberlagerungs-

abweichenden Darstellung, Oszillators 32 abhängig. Umgekehrt hängt die relative

Fig. 5 das Blockschaltbild einer Abwandlung der io Phasenlage der Summen-Ausgangssignale der Filter

Vorrichtung nach F i g. 3 und 46 und 49 nicht von der Phasenlage des Überlage-

Fig. 6 das Blockschaltbild einer Abwandlung der rungs-Oszillators 32, sondern allein von der Phasen-Vorrichtung nach F i g. 2. lage der Eingangssignale an den Antennen 10 und 12

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 erschei- ab, vorausgesetzt, daß den beiden Mischstufen 14

nen an räumlich voneinander entfernten Antennen 10 15 und 16 das gleiche Uberlagerungssignal zugeführt

und 12 Signale mit derselben Information, die je- wird.

doch unterschiedliche Phasenlagen haben können. Phasendifferenzen zwischen den Differenz-Aus-

Diese Signale werden von den Antennen 10 und 12 gangssignalen der Filter 47 und 48 können durch

. Mischstufen 14 und 16 zugeführt und mit dem Aus- gleichen Aufbau der Empfangszweige gewöhnlich so

gangssignal eines vorzugsweise gemeinsamen Über- 20 klein gehalten werden, daß sie, da sie in die Addition

lagerungs-Oszillators 18 überlagert, um das Eingangs- nur mit ihrem Cosinus eingehen, eine vernachlässig-

signal auf eine Zwischenfrequenz umzusetzen. Die bare Verschlechterung gegenüber der idealen kohä-

Ausgangssignale der Mischstufen 14 und 16 werden renten Addition solcher Signale bewirken. Sollten

in üblichen Verstärkern 20 und 22 verstärkt. Vor den größere Phasendifferenzen auftreten, können sie

Mischstufen 14 und 16 können bei Bedarf HF-Ver- 25 durch geeignete Justierung der Bauteile oder durch

stärkerstufen sowie gegebenenfalls zusätzliche Zwi- einstellbare Phasenschieber in den Empfangszweigen

schenfrequenzstufen vorgesehen sein, wenn Eingangs- eliminiert werden.

signale mit niedrigem Pegel empfangen werden sollen. Die Ausgangssignale der Addierstufe 50 werden

Je nach Amplitude und Frequenz der von den An- einem Demodulator 52 zugeführt, der im vorliegen-

tennen 10 und 12 gelieferten Signale können aber 30 den Fall von einem Hüllkurvendetektor gebildet wird,

auch die Verstärker 20 und 22 und/oder die Mischer der eine Demodulation der den Eingangssignalen auf-

14 und 16 entbehrlich sein. geprägten Amplitudenmodulation bewirkt. Das Aus-

Die Signale an den Ausgangsklemmen 24 und 26 gangssignal des Demodulators 52 enthält die Signale der Verstärker 20 und 22, die amplitudenmoduliert mit den Informationen, die an den voneinander entsein können, werden ersten Mischern 28 und 30 zu- 35 fernten Antennen 10 und 12 angekommen sind,
geführt. Mit diesen Mischern ist auch der Ausgang Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 eines gemeinsamen Überlagerungs-Oszillators 32 ver- ist am einfachsten zu verstehen, wenn das Eingangsbunden. Jeder Mischer erzeugt zwei Zwischenfre- signal von der Antenne 10, wie es an der Ausgangsquenzsignale, deren Frequenz jeweils gleich der klemme 24 des Verstärkers 20 erscheint, als unmo-Summe bzw. Differenz aus den Frequenzen der Ein- 40 dulierter Träger .4COs(Cu₁*+ β) angenommen wird, gangssignale und des Signals des gemeinsamen Oszil- Das Signal des Oszillators 32 sei Bcos(o)₂t+ Φ). lators ist. Die Ausgangssignale der ersten Mischer 28 Das Ausgangssignal des ersten Mischers 28 umfaßt und 30 werden frequenzselektiven Filtern 33 und 34 dann zwei Signale mit der Summen- und der Diffe- bzw. 35 und 36 zugeführt, welche die Summen- bzw. renzfrequenz, nämlich KAB cos
Differenzfrequenz passieren lassen. Dabei übertragen 45

die einen Filter, beispielsweise die Summenfrequenz- (Co₁ + ω₂) t + Φ + θ
Filter 33 und 35, das gesamte Signal, während die

anderen Filter so schmalbandig ausgebildet sind, daß und K^Bcos
sie nur die Mittenfrequenz des Mischsignals, nicht

aber dessen Modulations-Seitenbänder passieren 50 (ω_γ — ω₂) t+ Θ — Φ.
lassen.

Die Ausgangssignale der Filter 33 bis 36 werden Der Amplitudenfaktor K bezieht sich auf die VerVerstärkern 37 bis 40 zugeführt. Die Ausgänge der Stärkung des Mischers, Nach der Filterung und VerVerstärker 37 und 38 sowie 39 und 40 sind mit je Stärkung in den Elementen 33 und 37 bzw. 34 und 38 einem zweiten Mischer 42 bzw. 44 verbunden. Die 55 werden die Summen- und Differenzfrequenzsignale zweiten Mischer 42 und 44 sind vorzugsweise so aus- dem zweiten Mischer 42 zugeführt. Sie können begebildet, daß die Amplitude ihrer Ausgangssignale zeichnet werden als E cos
linear von den Amplituden ihrer Eingangssignale ab- ( λ.

Die Ausgangssignale der zweiten Mischer 42 und 60 und F cos

44 enthalten wieder Signale mit der Summen- und (_ω -

der Differenzfrequenz. An den Mischer 42 sind Filter ¹

46 und 47 angeschlossen, von denen wiederum das Die durch das Filter 47 ausgewählte Differenzfre-

eine die Summenfrequenz und das andere die Diffe- quenz am Ausgang des Mischers 42 ist KEF cos

renzfrequenz passieren läßt. Gleichartige Filter 48 65 (2ω₂ί + 2Φ), während die durch das Filter46 aus-

und 49 sind auch mit dem Ausgang des Mischers 44 gewählte Summenfrequenz KEF cos (2ω₁ί + 2θ) ist.

verbunden. In gleicher Weise ergibt das Signal von der An-

Die Differenz-Ausgangssignale der Filter 47 und tenne 12 am Ausgang des zweiten Mischers 44 ein

durch das Filter 48 ausgesiebtes Differenzfrequenzsignal KE'F'cos (2co₂i + 2Φ) und ein durch das Filter 49 ausgesiebtes Summenfrequenzsignal KE'F'cos (2w₁t + 2 6'). Das Ausgangssignal der Addierstufe 50 ist proportional der Summe der von den Filtern 47 und 48 ausgesiebten Signale und beträgt

P KEF + KE'F' cos (2 w₂1 + 2 Φ), was im wesentlichen gleich

2P KEFcos (2w₂t +2Φ)

Wie ersichtlich, sind die der Addierstufe 50 zugeführten Signale miteinander in Phase, weil die relativen Eingangsphasenwinkel Θ und Θ' nicht erscheinen, sondern durch die Überlagerungsvorgänge in den zweiten Mischern 42 und 44 ausgeschieden worden sind. Deshalb ist auch die Phasenlage des Ausgangssignals der Addierstufe 50 von der Phasenlage der Eingangssignale isoliert. Ferner zeigt die oben angegebene Gleichung, daß die Amplitude des Ausgangssignals der Addierstufe 50 den Amplituden der Ausgangssignale der Filter 47 und 48, die ihrerseits direkt von den Amplituden der Eingangssignale an

(w_± — W₂) t + & — Φ

abgegeben. Diese Signale weisen also eine konstante Amplitude auf.

5 Durch die Kombination der Summen- und Differenzsignale in den zweiten Mischern 42 und 44 werden Ausgangssignale erhalten, die den Amplituden der Eingangssignale an den Elementen 10 und 12 proportional sind. Wären dagegen die Filter 34 und

ίο 36 so breitbandig, daß sie auch die Seitenbänder der Signale durchließen, so enthielten die Ausgangsgrößen der Verstärker 38 und 40 ebenfalls die Signalinformation A (t). Die Ausgangssignale der zweiten Mischer wären dann den Quadraten der Eingangssignale an den Antennen 10 und 12 proportional. Die Verwendung der erwähnten schmalbandigen Filter erlaubt also eine lineare Signalverarbeitung.

Die schmalbandigen Filter erlauben es auch, eine Frequenzmodulation zur Nachrichtenübertragung zu verwenden, wie es eine analoge Analyse zeigt. Ebenso wie bei der Amplitudenmodulation trennt das schmalbandige Filter den Träger heraus und schneidet die die Information enthaltenden Seitenbänder ab. Daher werden den zweiten Mischern wie zuvor

den Antennen 10 und 12 abhängen, proportional und *5 Signale F cos

di i

unabhängig von deren Phasendifferenzen ist.

Zum tieferen Verständnis der Wirkungsweise einer Vorrichtung nach der Erfindung sollen nun die an den Antennen 10 und 12 empfangenen Signale als amplitudenmodulierte Träger betrachtet werden. Diese Signale, betrachtet an den Ausgangsklemmen 24 und 26, können dargestellt werden als

A (t) cos (W₁1 + Θ) und F' cos

O₁ — CJ₂) t+ Θ' — Φ

1+

A'(t)cos

Die Summen- und Differenzfrequenzen nach den ersten Mischern 28 und 30 sind KA (t) cos

(W₁ + Oj₂) t + Θ + Φ, KA'(t) cos

(W₁ + CO₂) t + Θ + Φ und KA (f)cos

(W₁ — O)₂) t+ Θ —Φ, KA' (t) cos

zugeführt. Diese Signale mit konstanter Amplitude ermöglichen eine lineare Frequenzumsetzung der ankommenden Signale. Die Kombination vor der Demodulation wird ebenso bewerkstelligt wie bei Amplitudenmodulation.

Die Differenz-Ausgangssignale der zweiten Mischer 42 und 44 sind KFEA (t) cos (2 ω₂1 + 2 Φ) und KF'E'A (t) cos (2 ω₂ί +2 Φ), die nach dem Sieben mittels der Filter 47 und 48 der Addierstufe 50 zugeführt werden. Da diese Signale dieselbe Kreisfrequenz 2 o5₂ und dieselben relativen Phasenwinkel 2 Φ aufweisen," liefert ihre Addition in der Addierstufe 50 an deren Ausgang die maximale Signalspannung. Für den Fall, daß F = F' und EA (t) = E'A'(t), kann das Ausgangssignal der Addierstufe 50 geschrieben wer)( )

45 ggg
den als 2PF£^(ί)cos(2cü₂ί

dabei berück

Da die Summenfrequenzfilter 33 und 35 und die Verstärker 37 und 39 nur die Summenfrequenzsignale durchlassen und unerwünschte Mischstufen-Ausgangssignale dämpfen, führen sie den zweiten Mischern 42 und 44 Signale EA (t) cos

((U₁ + CO₂) ί + Θ + Φ

(Co₁ + co₂) ί + Θ + Φ

zu. Wie oben erwähnt, sind die anderen Filter 34 und 36 so schmalbandig ausgebildet, daß sie nur den Träger durchlassen und die Seitenbänder der Signale abschneiden. Daher werden von den Verstärkern 38 und 40 die Signale F cos

sichtigt der Faktor P die Dämpfung der Mischstufen, der Filter und der Addierstufe. Dieses Ausgangssignal 2 PFEA (t) cos (2ω₂ί + 2 Φ) der Addierstufe wird einem Demodulator 52 zugeführt, an dem durch übliche Detektion der Hüllkurve das endgültige Ausgangssignal erhalten wird. Dieses Ausgangssignal ist A (t) proportional, also der Signalinformation, die an den Antennen 10 und 12 des Empfangssystems ankommt. Auf diese Weise wird die Information von diesen beiden Antennen vor der Demodulation in einer Weise kombiniert, daß sich eine maximale Spannung bei der Addition der Signale ergibt, selbst wenn die ankommende Information mit beliebigen Phasendifferenzen empfangen wird.

In gleicher Weise sind die Summenfrequenz-Ausgangssignale der zweiten Mischer 42 und 44

KFEA

2 Θ)

— w₂) t + Θ — Φ

bzw. F'cos

K'F'E'A'(t) cos (2 O)₁I+ 20).

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ίο

Nach dem Sieben mittels der Filter 48 und 49 werden die gefilterten Summensignale einer üblichen Addierstufe 51, beispielsweise einem Widerstandsaddierer, zugeführt, dessen Ausgang der Vektorsumme der Eingangssignale proportional ist. Wenn die Amplitu- ; den der Eingangssignale der Addierstufe 51 einander gleich sind, ist das Ausgangssignal der Addierstufe der Phasendifferenz dieser beiden Eingangssignale proportional, die doppelt so groß ist wie die Phasendifferenz zwischen den an den Antennen 10 und 12 empfangenen Signale. Das resultierende Antennen-Richtdiagramm, d.h. die Ausgangsspannung als Funktion des Winkels der ankommenden Signale in bezug auf die Antenne, ist so beschaffen, als ob die Antennen 10 und 12 um das Doppelte ihres tatsächliehen räumlichen Abstandes voneinander entfernt wären, wodurch sich ein relativ schärfer ausgeprägtes Richtdiagramm für ein gegebenes Paar von Antennen oder Antennenanordnungen ergibt.

Die Vorrichtung nach F i g. 1 kann auch so beschrieben werden, daß sie für jede Antenne einen eigenen Empfangszweig aufweist. Beispielsweise würde dann der erste Empfangszweig die Antenne 10, die Mischer 14, 28 und 42 und die Filter 46 und 47 sowie weitere geeignete Verstärker und Filter und der zweite Empfangszweig die Antenne 12, die Mischer 16, 30 und 44 und die Filter 48 und 49 umfassen. Diese Empfangszweige arbeiten in Verbindung mit gemeinsamen Elementen, nämlich den Überlagerungs-Oszillatoren 18 und 32, den Addierstufen 50 und 51 und dem Demodulator 52. Es können weitere Empfangszweige hinzugefügt werden, deren Ausgänge in der Addierstufe 50 kombiniert werden, um die von den Antennen gelieferten Signale phasengleich zu kombinieren. Aus den obigen Gleichungen ergibt sich, daß das Ausgangssignal der Addierstufe 50 einer Vorrichtung mit z.B. 16 Empfangszweigen bei gleichen Signalamplituden und jeweils gleicher Kanalverstärkung den Wert

20

16 PFEA (ή cos (2 ω₂ 1 + 2 Φ)

aufweisen würde.

Wie bei der Vorrichtung nach F i g. 1 werden auch bei der Vorrichtung nach F i g. 2 Raumdiversity-Signale an Antennen 10 und 12 empfangen und in Verstärkern 20 und 24 verstärkt, bevor sie ersten Mischern 28 und 3· zugeführt werden, mit denen ein gemeinsamer Überlagerungs-Oszillator 32 verbunden ist. Ein frequenzselektives Filter 60, das ebenso wie in Fig. 1 ein an sich bekanntes RLC-Filter sein kann, ist auf das Differenzfrequenz-Ausgangssignal des Mischers 28 abgestimmt; ein gleichartiges frequenzselektives Filter 62 ist auf das Differenzfrequenz-Ausgangssignal des Mischers 30 abgestimmt. Die Filter 60 und 62 könnten auch auf das Summenfrequenz-Ausgangssignal der ersten Mischer und 30 abgestimmt und die restlichen Teile der grenzerstufen können aus Dioden bestehen, die auf den gewünschten Grenzpegel vorgespannt sind. Die Ausgangssignale der Begrenzer 68 und 70 werden Filtern 69 und 71 zugeführt, um die begrenzende Wirkung zu erhöhen. Dann werden sie zweiten Mischern 72 und 74 zugeleitet, bei denen es sich ebenso um lineare Mischer handelt wie bei den zweiten Mischern 42 und 44 der Vorrichtung nach Fig. 1. Das andere Eingangssignal für die zweiten Mischer 72 und 74 ist das von den Verstärkern 20 und 24 verstärkte Eingangssignal, das den zugeordneten Mischer 72 bzw. 74 über die Leitung 76 bzw. 78 zugeführt wird.

Bei einer Eingangsfrequenz von beispielsweise 70 MHz und einer Frequenz des Überlagerungs-Oszillators 32 von 50 MHz am Eingang der Mischstufen 72 und 74 ist die Differenzfrequenz 20 MHz. Wenn diese Frequenz mit dem Eingangssignal von 70 MHz gemischt wird, ergibt sich am Ausgang der zweiten Mischer 72 und 74 eine Differenzfrequenz von 50 MHz. Die Ausgangssignale der Mischer 72 und 74 werden jeweils einem üblichen RLC-Bandpaß 80 bzw. 82 zugeführt; beide Bandpässe sind auf 50 MHz abgestimmt. Die Ausgangssignale der Filter 80 und 82 werden einer üblichen Addierstufe 84 zugeführt, die ein Ausgangssignal liefert, das der Vektorsumme der Eingangssignale proportional ist. Da die Phasendifferenz zwischen diesen Signalen im wesentlichen gleich Null ist, ist die Vektorsumme praktisch gleich der Summe der Amplituden dieser Signale. Für die Verarbeitung amplituden- oder phasenmodulierter Signale kann die Vorrichtung einen nicht dargestellten Synchron-Demodulator umfassen. Das eine Eingangssignal dieses Synchron-Demodulators ist das Ausgangssignal der Addierstufe 84, während das andere Eingangssignal vom Oszillator 32 bezogen wird, das nach geeigneter Phasenverschiebung die phasenrichtige Bezugsfrequenz für den Demodulationsvorgang liefert. Diese kohärente Demodulation ist möglich, weil das Ausgangssignal eine Mittenfrequenz von 50 MHz aufweist, die der Frequenz des Überlagerungs-Oszillators 32 gleich ist. Das Ausgangssignal der Addierstufe 84 kann aber auch auf sonst übliche Weise demoduliert werden.

Fig.3 zeigt eine Vorrichtung mit vier Empfangszweigen, die eine Rückkopplungsschleife aufweist, in der ein Teil ihres Ausgangssignals als gemeinsames Signal zum Überlagern von vier Eingangssignalen zurückgeführt wird. Die Eingangssignale werden von Antennen 90, 92,94 und 96 empfangen, an die ersten Mischer 100, 102, 104 und 106 angekoppelt sind. Diese Mischer sind vorzugsweise als lineare Mischer ausgeführt. Die Eingangssignale werden in jeden Mischer mit dem gleichen Signal überlagert, das über eine Leitung 108 zugeführt wird. Während bei den früheren Ausführungsformen dieses Uberlagerungssignal von einem Überlagerungs-Oszillator geliefert wurde, wird es im vorliegenden Fall von dem Ausgangssignal einer Addierstufe 140 abgeleitet, das das

40

beiden Empfangszweige darauf eingerichtet sein, mit 60 von der Demodulation kombinierte Signal darstellt,

der Summenfrequenz zu arbeiten. Die Filter 60 und Die Ausgangssignale der ersten Mischer 100, 112, 62 lassen nur die Mittenfrequenz des Mischsignals,
nicht aber dessen Modulations-Seitenbänder passieren. Das Ausgangssignal jedes dieser Filter wird

einem zugehörigen Verstärker 64 bzw. 66 zugeführt, 65 derschmalbandigen Filter auf 1,3 MHz hat das ge-

um die Zwischenfrequenzsignale auf einen Pegel zu meinsame Signal eine Frequenz von 5,8 MHz.

verstärken, der eine Amplitudenbegrenzung in Be- Die Ausgänge der einzelnen Filter 110, 112, 114

grenzerstufen 68 und 70 möglich macht. Diese Be- und 116 sind mit üblichen begrenzenden Bandpaß-

und 106 werden üblichen schmalbandigen RLC-Filtern 110, 112, 114 und 116 zugeführt. Bei Eingangssignalen von 4,5 MHz und einer Abstimmung

11 12

Verstärkern 120, 122, 124 und 126 verbunden, die weisen jedoch unterschiedliche Mittenfrequenzen auf. jegliche Verringerung der Signalamplitude in den Der Korrelationsvorgang ergibt ein starkes Ausgangsvorangehenden Misch- und Filterstufen ausgleichen. signal mit der Differenzfrequenz. Daher hat das auf Jeder Verstärker enthält einen Begrenzer, wenn es als das Filter 110 zurückgekoppelte Signal hinsichtlich wünschenswert erachtet wird, übermäßige Amplitu- 5 der Erregung einer Schwingung im wesentlichen die denschwankungen zu beseitigen oder den den Ver- gleiche Wirkung wie das an der Klemme 12 anliestärkern folgenden Mischern einen konstanten Steuer- gende Signal.

pegel zuzuführen. Die Ausgangssignale dieser be- Die Vorrichtung nach Fig.3 umfaßt mehrere grenzenden Verstärker werden zweiten linearen Mi- Empfangszweige mit schmalbandigen Filtern und beschern 130, 132, 134 und 136 zugeführt. Außer den io grenzenden Verstärkern, die über gemeinsame Bau-Signalen der begrenzenden Verstärker 120, 122, 124 gruppen 140, 142 und 144 eine Anzahl von regene- und 126 erhalten die zweiten Mischer über Leitungen rativen Rückkopplungsschleifen bilden. Die Filter 131, 133, 135 und 137 die jeweiligen Eingangs- 110,112,114 und 116 sind auf die gleiche Frequenz, signale von der zugeordneten Antenne. Die Aus- im vorliegenden Fall 1,3 MHz, abgestimmt. Außergangssignale der zweiten Mischer 130, 132, 134 und 15 dem hat die Verstärkung der regenerativen Rück- 136 werden in einer üblichen Addierstufe 140, bei- kopplungsschleife ein Maximum, wenn die der Adspielsweise einem Widerstandsaddierer, summiert dierstufe 140 gelieferten Signale in Phase sind, weil oder kombiniert. dann eine Addition der Signalamplituden statt-

Das Ausgangssignal der Addierstufe 140 wird findet.

einem Filter 142 zugeführt, das auf die Summenfre- 20 Da die ersten Mischer 100, 102,104 und 106 von quenz, in diesem Fall 5,8 MHz, abgestimmt ist. Bei der Leitung 108 mit einem gemeinsamen Signal gediesem Filter handelt es sich um ein übliches RLC- speist waren und da an den vier Antennen 90, 92, 94 Filter, das die Unterdrückung unerwünschter Misch- und 96 die gleichen Eingangssignalfrequenzen empstufenausgangssignale verbessert. Das die ausge- fangen werden, die sich ändernde Phasenlagen haben wählte Frequenz aufweisende Ausgangssignal des 25 können, weisen auch die Differenzfrequenz-Aus-Filters 142 wird von einem Verstärker 144 verstärkt, gangssignale der vier ersten Mischer die gleiche Frebei dem es sich hier um einen üblichen Verstärker quenz auf. Die relative Phasenlage zwischen diesen mit automatischer Verstärkungsregelung handelt. Die Ausgangssignalen ist die gleiche wie die relative Kennlinie der automatischen Verstärkungsregelung Phasenlage zwischen den Eingangssignalen an den ist so eingerichtet, daß der den Mischstufen 100,102, 30 Antennen, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Da 104 und 106 zugeführte Pegel auch bei Schwankun- die Filter-Verstärker-Kombination jedes der vier gen des Eingangssignalpegels an den Antennen- Kanäle im wesentlichen die gleichen elektrischen elementen 90, 92, 94 und 96 im wesentlichen kon- Eigenschaften aufweist, behalten die Signale, die den stant ist. zweiten Mischern 130,132,134 und 136 von den zu-

Um die Erläuterung der Wirkungsweise des Sy- 35 gehörigen Verstärkern zugeführt werden, dieselbe stems zu erleichtern, zeigt Fig. 4 einen Teil der relative Phasenlage bei. Die Eingangssignale von Vorrichtung nach Fig. 3 mit einer solchen Anord- den Antennen 90, 92, 94 und 96 werden auch den nung der Baugruppen der Rückkopplungsschleife, ihnen zugeordneten zweiten Mischern 130 bzw. 132, daß leicht zu erkennen ist, daß es sich dabei um 134 und 136 zugeführt. Die die Summenfrequenz einen rückgekoppelten Oszillator handelt. Das 40 aufweisenden Ausgangssignale dieser zweiten Mischer schmalbandige Filter 110 und der begrenzende Ver- haben die gleiche Phasenlage, d. h., ihre Phasenstärker 120 sind so geschaltet, daß sie einen Oszilla- verschiebung ist praktisch Null, weil die relative tor bilden. Während das Filter 110 in erster Linie Phasenlage am Ausgang der zweiten Mischer sich aus die Schwingfrequenz bestimmt, hat der begrenzende der Addition zweier Signale mit gleich großer, aber Verstärker 120 eine zur Selbsterregung genügende 45 entgegengesetzter Phasenverschiebung ergibt. Dem-Verstärkung und zugleich die einem Oszillator eigene gemäß sind die Signale, die der Addierstufe 140 zuBegrenzung, so daß er auch den Pegel an der Klemme geführt werden, praktisch auch dann in Phase, wenn 121 bestimmt. Bei einem üblichen Oszillator würde die Signale an den Antennenelementen veränderliche das an der Klemme 121 vorliegende Ausgangssignal Phasenlagen aufweisen. Außerdem schwingen die des begrenzenden Verstärkers 120 zum Filter 110 5° selbsterregten Schleifen auf der gleichen Frequenz, unmittelbar zurückgeführt, um so eine Rückkopp- da, wie gesagt, das Mischen des gemeinsamen Signals lungsschleife zu bilden, die bei genügender Größe auf der Leitung 108 und der jeweiligen Antennen- und richtiger Phasendrehung der Schleifenverstär- eingangssignal in den ersten Mischern 10·, 102,104 kung zur Selbsterregung führt. In der Anordnung und 106 die gleiche Frequenz ergibt, die durch die nach Fig.4 jedoch wird das Signal an der Klemme 55 Filter 110, 112, 114 und 116 ausgesiebt wird, wenn 121 mit dem Eingangssignal von der Antenne 9· ge- diese Filter auf die im wesentlichen gleiche Frequenz mischt. Das Signal mit der Summenfrequenz wird abgestimmt sind.

von dem Filter 142 ausgesiebt, verstärkt und dann Bei der Vorrichtung nach Fig.3 wird von den

wieder mit dem Eingangssignal in dem Mischer 100 Filtern in den einzelnen Empfangszweigen die von

gemischt. Diesen Vorgang kann man sich so vorstel- 60 den ersten Mischern gelieferte Differenzfrequenz

len, als ob zuerst die Information von der Antenne ausgewählt und zur Speisung der Addierstufe 140

90 addiert und dann subtrahiert würde. Dieser Ad- die von den zweiten Mischern gelieferte Sumnien-

ditions- und Subtraktionsvorgang ergibt, daß das frequenz benutzt, die durch das der Addiererstufe

Ausgangssignal des Mischers 100 im wesentlichen folgende gemeinsame Filter 142 ausgewählt wird,

dem Signal an der Klemme 121 gleich ist. Genauer 65 Statt dessen kann durch die den ersten Mischern

ausgedrückt hat der Mischer 100 die Wirkung eines folgenden Filter auch die Summenfrequenz und durch

Korrelator oder eines linearen Multiplizierers. Die das der Addierstufe folgende Filter 142 die Diffe-

ihm zugeführten Signale sind im wesentlichen gleich, renzfrequenz angewählt werden. Ebenso können an

13 14

Stelle des Filters 142 nicht dargestellte, die Addier- 5,8 MHz und sind in Phase, so daß sich eine Komstufe 140 speisende einzelne Filter verwendet werden, bination vor der Demodulation ergibt,
um die geeignete Summen- oder Differenzfrequenz Die in F i g. 6 gezeigte Vorrichtung ist der Vorauszuwählen, richtung nach Fig.2 ähnlich, jedoch für den Emp-F i g. 5 zeigt eine Vorrichtung, die zum Empfang 5 fang von Frequenz-Diversity-Übertragungen eingevon Frequenz-Diversity-Ubertragungen verwendet richtet. Die einzige Antenne 10 liefert zwei Signale, werden kann. Die an den Antennen 90, 92, 94 und in diesem Fall mit 70 und 75 MHz, die vor der Ver-96 ankommenden Signale enthalten dieselbe Infor- Stärkung durch Verstärker 20 und 24 durch Filter mation, jedoch hat jedes dieser Signale eine unter- 11 und 13 getrennt werden. Die Überlagerung dieser schiedliche Mittenfrequenz, die beispielsweise bei io Signale mit dem gemeinsamen Oszillatorsignal von dieser Ausführungsform 5,3 bzw. 4,9, 4,5 und 50 MHz in den ersten Mischern 28 und 30 liefert 4„1 MHz beträgt. Filter 91, 93, 95 und 97 sind so Differenzfrequenzen von 20 und 25 MHz. Die Signale abgestimmt, daß sie diese jeweiligen Signalfrequen- mit dieser Differenzfrequenz werden durch Filter 60 zen durchlassen, die den ersten Mischern 100, 102, und 63 ausgewählt.

104 und 106 in den jeweiligen Empfangszweigen in 15 Ebenso wie bei der Vorrichtung nach Fig.2 hader an Hand Fig. 3 behandelten Art und Weise ben die Ausgangssignale der zweiten Mischer 72 und zugeführt werden. Ebenso wie bei der Vorrichtung 74 die gleiche Frequenz von 50 MHz wie der Oszilnach Fig. 3 wird ein gemeinsames Signal von lator 32, und ihre relative Phasenverschiebung ist im 5,8 MHz, das auf der Leitung 108 zugeführt wird, wesentlichen Null, so daß im wesentlichen eine Amdiesen Signalen in den ersten Mischern 100, 102,104 20 plitudenaddition dieser Signale stattfinden kann. Der und 106 überlagert. Das Differenzsignal am Ausgang wesentliche Unterschied zwischen den Vorrichtungen dieser Mischstufen beträgt im wesentlichen 0,5 bzw. nach den F i g. 6 und 2 ist die Frequenz, auf die die 0,9, 1,3 und 1,7 MHz. Die Mittenfrequenz jedes die- Filter in den Empfangszweigen abgestimmt sind. Bei ser Signale wird durch Filter 110, 112, 114 und 116 der Vorrichtung nach F i g. 6 weisen die Eingangsausgewählt, ehe sie verstärkt und den entsprechenden 25 signale einen Frequenzunterschied von 5 MHz auf, zweiten Mischern 130 bzw. 132, 134 oder 136 züge- so daß auch die Filter 11 und 13, 60 und 63 sowie führt wird. Die der Addierstufe 140 zugeführten 69 und 71 einen Frequenzunterschied von 5 MHz Ausgangssignale haben die gleiche Frequenz von aufweisen müssen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Empfangszweig an eine eigene Antenne angeschlossen ist und hinter den zweiten Mischern (42 und 44) weitere Filter (46 und 49) vorhanden sind, die die Signale auswählen, die eine Komponente mit der doppelten Frequenz des Eingangssignals aufweisen und deren Phasendifferenz doppelt so groß ist wie die Phasendifferenz zwischen den entsprechenden Eingangssignalen, und daß auch diese Signale einem Addierer (51) zugeführt werden, um ein Ausgangssignal zu erhalten, dessen Änderungen dem Richtdiagramm einer Antennenanordnung entsprechen, deren Antennen doppelt so weit voneinander entfernt sind wie die die Eingangssignale liefernden Antennen (10 und 12). Patentansprüche·.

1. Vorrichtung zum Empfang mehrerer Eingangssignale gleicher Frequenz, jedoch mit ver- 5
änderlichen Phasendifferenzen zum Raum- oder
Frequenz-Diversity-Empfang, mit mehreren, je
einem der Eingangssignale zugeordneten Empfangszweigen, die je einen ersten Mischer zur
Überlagerung des Eingangssignals mit einer ge- i°
meinsamen ersten Überlagerungsschwingung, je
ein Filter zur Auswahl eines aus Summen- oder
Differenzsignal bestehenden Mischsignals aus dem
Ausgangssignal des ersten Mischers und einen
zweiten Mischer zur Überlagerung des Ausgangs- *5
signals des Filters mit einer zweiten Überlagerungsschwingung umfassen und deren Ausgangssignale, die von den von der Phasenlage des

zugehörigen Eingangssignals unabhängigen Ausgangssignalen des zweiten Mischers gebildet wer- *°

den, einem Addierer zugeführt werden, da- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung

durch gekennzeichnet, daß dem zwei- zum Empfang mehrerer Eingangssignale gleicher Freten Mischer (42) als Überlagerungsschwingung quenz, jedoch mit veränderlichen Phasendifferenzen über ein weiteres Filter (34) auch das andere der zum Raum- oder Frequenz-Diversity-Empfang, mit beiden vom ersten Mischer (28) gelieferten Misch- ²5 mehreren, je einem der Eingangssignale zugeordneten signale zugeführt wird und eines der zwischen Empfangszweigen, die je einen ersten Mischer zur den beiden Mischern (28 und 42) jedes Emp- Überlagerung des Eingangssignals mit einer gemeinfangszweiges angeordneten Filter (33) so schmal- samen ersten Überlagerungsschwingung, je ein Filter bandig ausgebildet ist, daß es nur die Mitten- zur Auswahl eines aus Summen- und Differenzsignal frequenz des Mischsignals, nicht aber dessen Mo- 3<> bestehenden Mischsignals aus dem Ausgangssignal dulations-Seitenbänder passieren läßt. des ersten Mischers und einen zweiten Mischer zur

2. Vorrichtung zum Empfang mehrerer Ein- Überlagerung des Ausgangssignals des Filters mit gangssignale gleicher Frequenz, jedoch mit ver- einer zweiten Überlagerungsschwingung umfassen und änderlichen Phasendifferenzen zum Raum- oder deren Ausgangssignale, die von den von der Phasen-Frequenz-Diversity-Empfang, mit mehreren, je 35 lage des zugehörigen Eingangssignals unabhängigen einem der Eingangssignale zugeordneten Emp- Ausgangssignalen des Mischers gebildet werden, fangszweigen, die je einen ersten Mischer zur einem Addierer zugeführt werden. Überlagerung des Eingangssignals mit einer ge- Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS

meinsamen ersten Uberlagerungsschwingung, je 2 683 213 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ein Filter zur Auswahl eines aus Summen- oder 4<> wird dem ersten Mischer jedes Empfangszweiges als Differenzsignal bestehenden Mischsignals aus Eingangssignal -das HF-Signal eines Empfängers zudem Ausgangssignal des ersten Mischers und geführt, während die erste Überlagerungsschwingung einen zweiten Mischer zur Überlagerung des von einem besonderen Oszillator der Vorrichtung ge-Ansgangssignals des Filters mit dem Eingangs- liefert wird. Das das Eingangssignal bildende HF-signal umfassen und deren Ausgangssignale, die 45 Signal bildet auch die zweite Überlagerungsschwinvon den von der Phasenlage des zugehörigen Ein- gung, die dem zweiten Mischer zugeführt wird. Diese gangssignals unabhängigen Ausgangssignalen des bekannte Vorrichtung ist ausschließlich zur Verarzweiten Mischers gebildet werden, einem Addie- beitung frequenz- oder phasenmodulierter Signale berer zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, stimmt. Bei der Verarbeitung dieser Signale entsteht daß das zwischen den beiden Mischern (28 und 5° im ersten Mischer ein Mischsignal, das außer der 72 bzw. 100 und 130) jedes Empfangszweiges Frequenz des Eingangssignals auch die Frequenz der ~ ersten Uberlagerungsschwingung enthält. Bei der

Überlagerung dieses Mischsignals in dem zweiten Mischer mit dem Eingangssignal wird die von dem 55 Eingangssignal herrührende Komponente wieder eliminiert, so daß das Ausgangssignal des zweiten Mischers nur die Frequenz der ersten, vom Oszillator der Vorrichtung gelieferten Überlagerungsschwingung enthält. Allerdings ist die Phasenlage dieses Aus-

(140) gebildet wird und Verstärker (120, 144) 6o gangssignals des zweiten Mischers gegenüber der vorgesehen sind, die eine positive Rückkopplung Phasenlage des vom Oszillator gelieferten Signals um bewirken. einen Betrag verschoben, der durch die frequenz-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- abhängige Laufzeit des Filters zwischen den beiden kennzeichnet, daß dem Addierer (140) ein Ver- Mischern bestimmt wird, das von dem das Eingangsstärker (144) nachgeschaltet ist und das Über- 65 signal als Komponente enthaltende Mischsignal, das lagerungssignal für die ersten Mischer (100) vom vom ersten Mischer geliefert wird, durchlaufen wird. Ausgang dieses Verstärkers abgenommen ist. Auf die Amplitude der Signale haben die in den

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehen- Empfangszweigen vorhandenen Filter keinen Einfluß,

angeordnete Filter (60 bzw. 110) so schmalbandig
ausgebildet sind, daß sie nur die Mittenfrequenz
des Mischsignals, nicht aber dessen Modulations-Seitenbänder passieren lassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten Mischern (100) zugeführte Überlagerungsschwingung von dem Ausgangssignal des Addierers