DE2558133C2 - Einrichtung zur Kombination von Diversity-Kanälen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kombination von Diversity-Kanälen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist ein Diversity-Empfangssystem bekannt, bei dem zwei Steuersignale für den Phasenisolierkreis gewonnen werden (DT-OS 20 33 017). Das eine Signal wird aus dem Summensignal der Kanäle und das andere Steuersignal unmittelbar aus dem Eingangssignal des jeweiligen Kanals gewonnen. Die dabei vorgesehene Phasenkorrekturanordnung hat jedoch einen anderen Aufbau als das hier beschriebene System.

Eine bekannte Einrichtung zur Kombination von Diversity-Kanälen hat den in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellten Aufbau.

Dadurch können die von zwei Diversity-Kanälen, welche durch die Blöcke IA und Iß angedeutet sind, empfangenen Signale kombiniert werden. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Diversity-Kanäle kombiniert werden; um die Beschreibung übersichtlich zu gestalten, soll jedoch im folgenden nur die Kombination von zwei Diversity-Kanälen erläutert werden. Der Diversity-Kanal IA ist über ein Bandpaßfiher 2A und einen Regelverstäricer 3A mit einer Phasenkorrekturanordnung verbunden, die innerhalb des von einer gestrichelten Linie umgebenen Blocks 4A dargestellt ist.

In der Phasenkorrekturanordnung 4A wird das Signal geteilt und einem ersten Gegentaktmischer 5A über eine Verzögerungsleitung 6A und einem zweiten Gegentaktmischer 7A direkt zugeführt. Ein zweites Eingangssignal für den Gegentaktmischer 7A wird vom Ausgang des Gegentaktmischers 5A über ein Bandpaßfilter 8A mit enger Bandbreite abgeleitet. Ein zweites Eingangssignal für den Gegentaktmischer 5A wird vom Ausgang des Gegentaktmischers 7A über ein weiteres Bandpaßfilter 9A abgeleitet, das eine größere Bandbreite als das Bandpaßfilter 8A hat; die Bandbreite ist ir der Praxis groß genug, um die erwarteten Auswande rungen bzw. Abweichungen der an den Eingängen dei Gegentaktmischer 5A und 7A auftretenden Eingangs signale durchzulassen.

Das Ausgangssignal der Phasenkorrekturanordnunj 4A wird an einem Punkt zwischen dem Bandpaßfilte 9A und dem Gegentaktmischer 5A abgenommen un< einem Punkt 10 zugeführt. Dem Punkt 10 werden aucl Signale von dem Diversity-Kanal IB über Schaltungs anordnungen zugeführt, die den für die Signale von der

Diversity-Kanal \A vorgesehenen ähneln. Die entsprechenden Schaltungsanordnungen zwischen dem Diversity-Kanal Iß und dem Punkt 10 haben die gleichen Bezugszeichen wie die Schaltungpanordnungen zwischen dem Diversity-Kanal 14 und dem Punkt 10, jedoch mit dem Zusatz ßstatt dem Zusatz 4.

Der Punkt 10 ist über einen Verstärker 12 uid ein Bandpaßfilter 13 mit einem Ausgang 11 verbunden, an dem kombinierte Signale zur Demodulation oder weiteren Verarbeitung abgenommen werden können.

Ein Teil des Ausgangssignals des Bandpaßfilters 13 ist mit einem zur Schwundregelung dienenden Detektor 14 gekoppelt, dessen Ausgang mit einem Tiefpaßfilterkreis 15 und einem Regelverstärker 16 verbunden ist, um eine Steuerung der Regelverstärker 3.4 und 3ß zu ermöglichen.

Die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zur Kombination von Divcrsity-Kanälen soll im folgenden unter Bezugnahme auf die das Signal des Kanals IA verarbeitenden Schaltungsanordnungen erläutert werden. Die für die Verarbeitung des Signals von dem Kanal Iß dienenden Schaltungsanordnungen haben selbstverständlich eine ähnliche Funktionsweise.

Die Zwischenfrequenzsignale von dem Diversity-Kanal XA werden im Bandpaßfilter 2A gefiltert und der variablen Verstärkung des Regelverstärkers 3Λ unterworfen, bevor sie sowohl dem Gegeniaktmischer M als auch über die Verzögerungsleitung 6Λ dem Gegentaktmischer 5A zugeführt werden. Das von dem Ausgang des Bandpaßfilters 9.4 abgeleitete zweite !Eingangssignal für den Gegentaktmischer 5Λ besteht aus der Differenzfrequenz zwischen dem Signal am Ausgang des Regelverstärkers 3Λ und der Bandmittenfrequenz des Bandpaßfilters SA; es hat eine identische Modulation und einen Phasenwinkel von näherungsweise Θ. Das Signal am Ausgang des Regelverstärkers 3A hat einen augenblicklichen Phasenwinkel tx. Das Ausgangssignal des Gegentaktmischers 5Λ passiert das Bandpaßfilter SA, wo ein Seitenband ausgefiltert wird. Dabei soll für die vorliegende Erläuterung angenommen werden, daß das obere Seitenband ausgefiltert wird. Es ergibt sich ein Signal mit einer Frequenz, die gleich der Bandmittenfrequenz des Bandpaßfilters SA ist; dieses Signal ist jedoch nicht moduliert (da die Modulation in dem Gegentaktmischer 5A eliminiert wurde); sein augenblicklicher Phasenwinkel beträgt (α-θ). Dieses Signal wird in dem Gegentaktmischer TA subtrahiert, von dem (oder wenn das untere Seitenband durch das Bandpaßfilter SA ausgefiltert wurde, addWt zu dem) Signal am Ausgang des Regelverstärkers 3A. Das Ausgangssignal des Gegentaktmischers TA durchläuft das Bandpaßfilter 9Λ, welches das obere Seitenband ausfiltert (oder das untere Seitenband, wenn von dem Bandpaßfilter SA das untere Seitenband ausgefiltert wurde); dieses Signal hat dann eine Frequenz, die der Differenz zwischen dem (oder, wenn das untere Seitenband von dem Bandpaßfilter SA ausgefiltert wurde, der Summe aus dem) Signal am Ausgang des Regelverstärkers 3Λ und der Bandmittenfrequenz des Bandpaßfilters SA entspricht. Das Ausgangssignal hat die ursprüngliche Modulation und einen augenblicklichen Phasenwinkel, welcher der Differenz zwischen (oder, wenn das untere Seitenband durch das Bandpaßiiiiter 8/4 ausgefiitert wurde, der Summe von) den augenblicklichen Phasenwinkeln der Signale am Ausgang des Regelverstärkers 3Λ und am Ausgang des Bandpaßfilters SA entspricht. Mit anderen Worten ist der Phasenwinkel der Signale am Ausgang des Bandpaßfilters 9.4 gleich

α - (α - θ) = Θ,

(oder wenn das untere Seitenband im Filter 8-4 > ausgefiltert wurde.

d. h_M er ist unabhängig vom Phasenwinkel der von dem Diversity-Kanal \A selbst abgeleiteten Signals.

ίο Bezogen auf den für die Diversity-Kanäle \A und Iß gemeinsamen Punkt 10 haben die Schaltungsanordnungen, welche die Signale des Diversity-Kanals Iß verarbeiten, eine ähnliche Funktionsweise wie die Schaltungsanordnungen, die gemäß der obigen Erläute-

'S rung die Signale des Diversiiy-Kanals \A verarbeiten. Der Phasenwinkel der Signale am Ausgang des Bandpaßfilters 9ß ist unabhängig von dem Phasenwinkel b der Signale, die von dem Diversity-Kanal Iß abgeleitet werden; der Phasenwinkel beträgt

b - {b - θ) = Θ,

(oder wenn das untere Seitenband von dem Bandpaßfilter 8/4 ausgefiltert wurde,

Da die von den Diversity-Kanälen \A und lßdem Punkt 10 zugeführten Signale keiner Phasendifferenz unterworfen wurden, wird unter der Voraussetzung, daß ihre ursprünglichen Mittenfrequenzen und ihre Modulation identisch waren, eine kohärente Kombination erreicht.

Aus diesem Grunde werden die Schaltungsanordnungen AA und 4ß üblicherweise Phasenisolierkreise oder Phasenkorrekturanordnungen genannt

Die am Punkt 10 auftretenden kombinierten Signale stehen dann nach Verstärkung durch den Verstärker 12 und nach einer Filterung durch das Filter 13 an dem Ausgang 11 zur Verfugung und können demoduliert und weiter verarbeitet werden. Ein Teil dieses Ausgangssignals wird jedoch durch den Detektor 14 für die Schwundregelung abgenommen und durch das Tiefpa3-Filternetzwerk 13 gefiltert, um Hochfrequenzkomponenten zu entfernen. Der dadurch erhaltene Gleichstrom wird nach Modulation im Regelverstärker 16 für die Steuerung der Verstärkungsfaktoren der Regelverstärker3Λ und3ßbenutzt.

Die Phasenkorrekturanordnungen 4A und 4ßkönner lineare Übertragungskennlinien, d. h., einen gleichmäßigen Verstärkungsfaktor haben. Mar spricht in dieserr FaIl von Diversity mit linearer Addition (engl.: equa gain combining) Wenn andererseits die Phasenkorrek turanordnungen 44 und 4ßquadratische Übertragungs kennlinien haben, spricht man von Diversity mi' quadratischer Addition (engl.; maxima' ratio combining = Kombination mit maximalem Verhältnis). Die zuletz genannte Additionsart wird meist bevorzugt, da bei ihi eine bessere Bewertung des Kanals nach den Rauschabsland erfolgt als bei der linearen Addition.

Eine Einrichtung zur Kombinierung von Diver sity-Kanälen der oben erläuterten Gattung ist aus dei

f>o DT-OS 23 25 367 bekannt Dabei arbeiten die Phasen korrekturanordnungen mit quadratischer Addition Dabei sind innerhalb einer Schleife, welche di< Gegentaktmischer 54 und TA sowie die Bandpaßfilte 84 und 94 enthalt. Schaltungen zur Änderung de Übertragungskennlinien der Phasenkorrekturanord nungen vorgesehen. Dazu können beispielsweise verän derliche Dämpfungsglieder zwischen dem einen ode dem anderen Bandpaßfilter in der Phasenkorrektur

anordnung und dem folgenden Gegentaktmischer verwendet werden, wobei jedes Dämpfungsglied in Abhängigkeit von dem Rauschpegel in dem Diversity-Kanal gesteuert werden kann, mit dem diese Phasenkorrekturanordnung verbunden ist; dabei wird unter der Voraussetzung, daß das Verhältnis Signal/Rauschen in dem anderen Kanal oder den anderen Kanälen unverändert bleibt, eine Änderung der Dämpfung um 1 dB für eine Änderung des Verhältnisses Signal/Rauschen im Diversity-Kanal von 1 dB vorgesehen. Wenn sich das Verhältnis Signal/Rauschen der beiden oder aller Kanäle um den gleichen Betrag ändert, ändert sich die Dämpfung durch diese Dämpfungsglieder in den verschiedenen Phasenkorrekturanordnungen nicht.

Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung zur Kombinierung von Diversity-Kanälen liegt jedoch darin, daß die zur Messung des Rauschpegels erforderlichen Schaltungsanordnungen einen zu großen dynamischen Arbeitsbereich haben müssen, der im allgemeinen in der Größenordnung von 60 dB liegen muß. Ein so großer dynamischer Arbeitsbereich stellt jedoch wiederum hohe Anforderungen an den Aufbau der Einrichtung, die nur mit großem apparativen Aufwand erfüllt werden können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kombinierung von Diversity-Kanälen der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der sich auf einfache Weise der nachteilige Einfluß eines mit hohem Stör- bzw. Rauschanteil behafteten starken Kanals auf das kombinierte Signal einer Diversity-Empfangsanlage vermindern läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf der Erkenntnis, daß sich der oben erläuterte große dynamische Arbeitsbereich wesentlich verringern läßt, indem die Rauschsteuerung auf Bereiche mit hohem Signalpegel beschränkt wird und die Rauschsteuerung bei niedrigen Signalpegeln abgetrennt wird; d. h. also, daß die Phasenkorrekturanordnungen bei diesen niedrigen Signalpegeln nur mit dem Signalpegel arbeiten. Dadurch lassen sich Schaltungen zur Änderung der Übertragungskennlinien verwenden, die keinen so hohen dynamischen Arbeitsbereich in der Größenordnung von 6OdB haben, wodurch sich wiederum der Aufbau vereinfachen und damit auch die Herstellungskosten senken lassen. Außerdem wird auch bei niedriger Frequenz kein Impulsrauschen erzeugt, das die Kombinierung der Diversity-Kanäle nachteilig beeinflussen könnte.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Fig.2 näher erläutert, die ein schematisches Blockdiagramm einer Einrichtung zur Kombinierung von Diversity-Kanälen nach der vorliegenden Erfindung zeigt. Dabei haben Teile, die in F i g. 1 bereits dargestellten Teilen entsprechen, gleiche Bezugszeichen.

Die Einrichtung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der Einrichtung nach F i g. 1 nur durch folgende Bauelemente: Zwischen dem Bandpaßfilter 9A und dem Gegentaktmischer 5A in der Phasenkorrekturanordnung 4A ist ein gesteuertes Dämpfungsglied 17A eingefügt. Ein ähnliches gesteuertes Dämpfungsglied 17ß befindet sich zwischen dem Bandpaßfilter 9ß und dem Gegentaktmischer 5ß in der Phasenkorrekturanordnung 4ß. Die Dämpfungsglieder 17A und 17ß können auf ähnliche Weise durch getrennte Rauschdetektoren 18A bzw. 18ß gesteuert werden. Der Rauschdetektor HA zeigt den Rauschpegel am

ίο Ausgang des Regelverstärkers 3A an und vergleicht diesen mit einer Bezugsspannung am Punkt 19. Der Rauschdetektor 18ß zeigt in ähnlicher Weise den Rauschpegel am Ausgang des Regelverstärkers 3ß an und vergleicht ihn mit der obenerwähnten Bezugsspannung am Punkt 19. Jeder der Rauschdetektoren 18A und 18ß und jedes Dämpfungsglied 17A und 17ß bewirken unter der Annahme einer konstanten Bezugsspannung am Punkt 19 bei einer Änderung des Verhältnisses Signal/Rauschen in einem Kanal IA oder Iß um ein dB eine Erhöhung der Dämpfung des zugeordneten Dämpfungsgliede.» 17A oder 17ßum 1 dB.

Die Spannung an dem Punkt 19 wird durch einen Steuerkreis 20 eingestellt, der von seinem Steuereingang zu den Regelverstärkern 3A und 3ß ein Gleichstromeingangssignal liefert, das selbstverständlich ein Maß für den mittleren Signalpegel ist. Der Steuerkreis 20 dient auch zur Steuerung zweier weiterer Dämpfungsglieder 21A und 21 ß, von denen das erste zwischen dem Bandpaßfilter 8A und dem Gegentaktmischer 7A in der Phasenkorrekturanordnung 4a liegt, während das zweite sich zwischen dem Bandpaßfilter 8ßund dem Gegentaktmischer 7ßin der Phasenkorrekturanordnung 4ß befindet.
Die Dämpfungsglieder 21A und 21ß werden durch den Steuerkreis 20 so eingestellt, daß sich folgende Funktionsweise ergibt: Wenn der Steuerkreis höhere mittlere Signalpegel feststellt, wird die Dämpfung der Dämpfungsglieder 21A und 21B verringert. Gleichzeitig wird die an dem Bezugspunkt 19 liegende, vom Steuerkreis 20 gelieferte Bezugsspannung entsprechend reduziert, so daß die Steuerung des Dämpfungsgliedes 17A durch den Rauschdetektor 18A einerseits und des Dämpfungsgliedes 17ß durch den Rauschdetektor 18ß andererseits erhöht werden.

Dadurch wird bei höheren mittleren Signalpegeln die Dämpfung der Dämpfungsglieder 21A und 21B verringert, wodurch die Empfindlichkeit der Einrichtung zur Kombinierung von Diversity-Kanälen für die Signalpegel abnimmt, während gleichzeitig die Etnpfindlichkeit der Einrichtung für die Rauschpegel in den Diversity-Kanälen zunimmt.

Umgekehrt erhöht bei fallendem mittleren Signalpegel der Steuerkreis 20 die Dämpfung der Dämpfungsglieder 21A und 21 ß bis zu einem Maximum, wodurch die Empfindlichkeit der Einrichtung zur Kombinierung von Diversity-Kanälen für den mittleren Signalpegel auf einen Punkt ansteigt, bei dem sie als Einrichtung mit quadratischer Addition nur durch den Signalpegel beeinflußt wird. Gleichzeitig wird die Bezugsspannung am Punkt 19 erhöht, so daß die auch zur Steuerung dienenden Rauschdetektoren 18A und 18ß außer Betrieb gesetzt werden; dadurch werden die Dämpfungsgliedcr 17A und 17 B auf einen Wert eingestellt, bei dem sich keine Rauschsteuerung ergibt.

Hierzu 4 Blau Zeichnungen

Claims (7)

A/ i Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Kombination von Diversity-Kanälen mit einer Phasenkorrekturanordnung für jeden der miteinander zu kombinierenden Kanäle, die zwei Gegentaktmischer mit ersten Eingängen enthält, welche die Signale des jeweiligen Kanals parallel empfangen, wobei ein zweiter Eingang des ersten Gegentaktmischers die Signale von dem "o Ausgang des zweiten Gegentaktmischers durch ein Bandpaßfilter und ein zweiter Eingang des zweiten Gegentaktmischers das Ausgangssignal des ersten Gegeiltaktmischers durch ein zweites Bandpaßfilter empfängt, und mit einer Schaltung zur Änderung der ' Übertiagungskennlinie der Phasenkorrekturanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Änderung der Übertragungskennlinie (17A oder 17B, 21A oder 21B, 18A oder 18ß, 20) der Phasenkorrekturanordnung (4Λ oder 4B) bei höheren Werten des mittleren Signalpegels hauptsächlich in Abhängigkeit von dem Rauschpegel im entsprechenden Kanal und bei niedrigeren Werten des mittleren Signalpegels hauptsächlich in Abhängigkeit von dem mittleren Signalpegel steuerbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Änderung der Übertragungskennlinie der Phasenkorrekturanordnung (4Λ oder 4B) einen den Rauschpegel im Diversity-Kanal (IA, IB,) anzeigenden Meßdetektor 3" (18A, 18B) aufweist, daß in den geschlossenen Kreis erste veränderliche Dämpfungsglieder (17.4, MB) geschaltet sind, deren Dämpfung auf Grund der Steuerung durch den Rauschdetektor (18A, WB) mit dem Anwachsen des Rauschpegels zunimmt, daß eine Anordnung (20) zur Messung und Anzeige des mittleren Signalpegels vorgesehen ist, und daß in dem geschlossenen Kreis zweite Dämpfungsglieder eingeschaltet sind, deren Dämpfung auf Grund der Steuerung durch die Anordnung (20) für die Messung des mittleren Signalpegels mit einem Anwachsen des mittleren Signalpegels abnimmt, wobei der Steuereffekt der Rauschdetektoren (18Λ, 18BJ mittels einer Anordnung bei abnehmendem mittleren Signalpegel verringert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt erwähnte Anordnung einen Detektor (20) für den mittleren Signalpegel enthält.

4. Einrichtung nach eineim der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten veränderlichen Dämpfungsglieder (17A, l7B)\n dem geschlossenen Kreis zwischen einem Bandpaßfilter (9Λ, 9B) und dem folgenden Gegentaktmischer (5A, 5B) angeordnet sind, und daß die zweiten veränderlichen Dämpfungsglieder (21A, 2IB) zwischen dem anderen der beiden Bandpaßfilter (8A, SB) und dem anderen der beiden Gegentaktmischer (JA, TB) angeordnet sind.

5. Einrichtung nacli einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rauschdetektor f>o (18/1,18Bj den Rauschpegel in seinem zugeordneten Diversity-Kanal (IA, XB) mit einer allen Rauschdetektoren gemeinsamen Bezugsspannung vergleicht, und daß der Detektor (20) für den mittleren Signalpegel die Steuerwirkung aller Rauschdetektoren (18Λ, 18B,) bei Abnahme des mittleren Sigrialpegels durch Erhöhung der Bezugsspannung verringert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rauchdetektor (18Λ, 18B^ seine zugeordneten veränderlichen Dämpfungsglieder (17A, 17BJ so steuert, daß bei konstant gehaltener Bezugsspannung ein Anwachsen des Rauschpegels um 1 dB ein Anwachsen der Dämpfung um 1 dB erzeugt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (20) für den mittleren Signalpegel einen mittleren Signalpegel liefert, der ein Eingangssignal von einem Signalpfad (14, 16) für eine automatische Verstärkungsregelung anzeigt, und daß der Pfad zur Erzeugung eines Steuersignals für die automatische Verstärkungsregelung mit Regelverstärkern (3A, 33) verbunden ist, die vor den Phasenkorrekturanordnungcn (4 A, 4SJ liegen.