DE2643967C2 - Reception-side device for a radio link working with spatial diversity - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine empfangsseitige Einrichtung für eine mit Raumdiversity arbeitende Richtfunkstrecke, bestehend aus wenigstens zwei Empfangskanälen mit räumlich voneinander getrennt aufgestellten Antennen, bei der hinter dem Empfangsumsetzer im einen Kanal eine Umsetzerstrecke, bestehend aus einem eingangsseitigen ersten Hilfsumsetzer und einem ausgangsseitigen zweiten Hilfsumset- zer, einem zwischen beiden Hilfsumsetzern angeordneten ersten Laufzeitglied stark frequenzabhängiger Phasendrehung und einem beiden Hilfsumsetzern gemeinsamen, in seiner Frequenz steuerbaren Hilfsumsetzoszillator und im anderen Kanal ein zweites Laufzeitglied vorgesehen ist und bei der die Frequenz des Hilfsumsetzoszillators über den Ausgang eines die Signale beider Kanäle unmittelbar vor ihrer Zusammenführung vergleichenden Phasendiskriminators im Sinne einer Phasenfehlerkompensation zwischen beiden Signalkanälen gesteuert ist.The invention relates to a device at the receiving end for a device that operates with spatial diversity Directional radio link, consisting of at least two receiving channels spatially separated from one another installed antennas with a converter section behind the receiver converter in one channel, consisting of a first auxiliary converter on the input side and a second auxiliary converter on the output side zer, a first delay element arranged between the two auxiliary converters, is highly frequency-dependent Phase rotation and an auxiliary conversion oscillator which is common to both auxiliary converters and whose frequency can be controlled, and a second in the other channel Delay element is provided and in which the frequency of the auxiliary conversion oscillator via the output of a die Signals from both channels immediately before their merging in the sense of a comparative phase discriminator a phase error compensation between the two signal channels is controlled.

Bei mit Raumdiversity arbeitenden Nachrichtenübertragungsstrecken ergibt sich für die empfangsseitige phasenrichtige Addition zweier Empfangskanäle zur Verbesserung des Signal-Geräuschverhältnisses die Notwendigkeit, die einerseits durch die räumlich getrennte Aufstellung der Antennen bedingte und andererseits durch Ausbreitungseffekte bewirkte unterschiedliche Laufzeit der Signale in beiden Empfangskanälen vor ihrer Zusammenführung zu kompensieren. t,oIn the case of message transmission links working with spatial diversity, the result for the receiving side In-phase addition of two reception channels to improve the signal-to-noise ratio Necessity on the one hand due to the spatially separated installation of the antennas and on the other hand, to compensate for the different transit times of the signals in the two receiving channels caused by propagation effects before they are merged. t, o

Es ist bekannt, das hierfür im einen Kanal erforderliche, mittels des Ausgangssignals eines Phasendiskriminators in seiner Phase einstellbare Phasendrehglied dadurch zu verwirklichen, daß, wie beispielsweise die Literaturstelle »IEEE Transactions on Communica- ^₁ tions«, Vol. COM-22, Nr. 7, Juli 1974, Seiten 941 bis 951 ausweist, von der Frequenzsteuerung eines zwei Hilfsumsetzern gemeinsamen HilfsumsetzoszillatorsIt is known to realize the required therefor in a channel adjustable in its phase by the output of a phase discriminator phase rotation element characterized in that, for example, the reference "IEEE Transactions on Communica- ^ ₁ tions", Vol. COM-22, no. 7, July 1974, pages 941 to 951 identifies the frequency control of an auxiliary conversion oscillator common to two auxiliary converters Gebrauch gemacht wird, zwischen denen ein Laufzeitglied mit stark frequenzabhängiger Phasendrehung angeordnet ist Die Grundlaufzeit eines solchen Laufzeitgliedes ergibt sich im Mittel durch den gegenseitigen Abstand der räumlich getrennt aufgestellten Antennen für die einzelnen Empfangsgeräte. Der notwendige Feinabgleich der Grundlaufzeit wird durch eine Frequenzänderung des Hilfsoszillators bewirkt (z. B. durch eine Einstellung von Hand). Den laufenden Nachgleich auf gleiche Phase bewirkt eine Frequenzsteuerung, die aus einem Phasendiskriminator gewonnen werden kann. Praktisch bedeutet dies, daß als Laufzeitglied ein entsprechend langes Koaxialleitungskabel gegebenenfalls in Kombination mit einem Laufzeitglied aus Spulen und Kondensatoren bekannter Ausführung zwischen die beiden Hilfsumsetzer geschaltet wird, was zu einer räumlich außerordentlich aufwendigen Anordnung führt Durch die angegebene Literaturstelle ist es auch bekannt im zweiten, die Umsetzerstrecke nicht enthaltenden Kanal ein die mittlere Phasendifferenz beider Kanäle ausgleichendes Laufzeitglied vorzusehen. Dies ermöglicht zwar einen geringen Aufwand und kleine Abmessungen für das Laufzeitglied im Zuge der Umsetzerstrecke. Der Gesamtaufwand rür den Laufzeitausgleich wird damit aber nur noch größer.Use is made, between which a delay element with a strongly frequency-dependent phase rotation The basic running time of such a running time element results on average from the mutual spacing of the spatially separated antennas for the individual receiving devices. Of the The necessary fine adjustment of the basic running time is effected by changing the frequency of the auxiliary oscillator (e.g. by setting it manually). The current one A frequency control, which can be obtained from a phase discriminator, causes the same phase to be synchronized. In practice this means that as Runtime element a correspondingly long coaxial line cable, possibly in combination with one Delay element from coils and capacitors of known design is connected between the two auxiliary converters, resulting in a spatially extraordinary elaborate arrangement leads By the cited reference, it is also known in the second, the A channel that does not contain the converter path compensates for the mean phase difference between the two channels Provide term element. Although this allows little effort and small dimensions for the Term element in the course of the transfer route. The total effort for the runtime compensation is thus but only bigger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein variables Phasendrehglied der einleitend genannten Art ein Laufzeiiglied für relativ große Grundlaufzeiten zu verwirklichen, das mit minimalen Abmessungen auskommt und bei konstanter Gruppenlaufzeitabhängigkeit eine große Bandbreite aufweist, um auch bei breitbandigen Signalen einen ausreichend großen Regelbereich des auf diese Weise verwirklichten einstellbaren Phasendrehgliedes zu gewährleisten.The invention is based on the object, for a variable phase shift member of the type mentioned in the introduction to realize a transit time element for relatively large basic transit times, which manages with minimal dimensions and, with constant group transit time dependency, has a large bandwidth, even with broadband signals a sufficiently large control range of the realized in this way adjustable phase shift member to ensure.

Diese Aufgabe wird für ein einstellbares Phasendrehglied der einleitend beschriebenen Art für eine empfangsseitige Einrichtung einer mit Raumdiversity arbeitenden Richtfunkstrecke gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß das erste und das zweite Laufzeitglied als Oberflächenwellen-Laufzeitglieder ausgeführt sind und daß das erste Oberflächenwellen-Laufzeitglied eine um einen vorgegebenen Wert geringere Grundlaufzeit aufweist, der wenigstens annähernd gleich der Laufzeitdifferenz in beiden Kanälen istThis task is for an adjustable phase shift member of the type described in the introduction for a At the receiving end, a directional radio link operating with spatial diversity according to the invention solved in that the first and the second delay element as surface wave delay elements are executed and that the first surface wave delay element by a predetermined value has a lower basic transit time, which is at least approximately equal to the transit time difference in both Channels is

Oberflächenwellen-Laufzeitglieder sind als sogenannte SAW-Elemente (surface acoustic waves-elements) bekannt. Sie zeichnen sich durch eine weitgehend konstante Gruppenlaufzeit über einen Frequenzbereich in der Größenordnung von 200 bis 300 MHz aus. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich derartige Laufzeitglieder in außerordentlich vorteilhafter Weise als Verzögerungsleitung in einem regelbaren Phasendrehglied der eingangs genannten Art dann verwenden lassen, wenn durch die Verwendung eines weiteren solchen Laufzeitgliedes im anderen Kanal für einen Ausgleich der sehr großen Grundlaufzeit eines solchen Oberflächenwellen-Laufzeitgliedes gesorgt wird. Oberflächenwellen-Laufzeitglieder bekannter Art weisen eine Grundlaufzeit von etwa 0,3 μβ pro mm Länge auf. 0,3 μ-S sind auch ein Wert, der als Laufzeitunterschied zwischen zwei Empfangskanälen eines Raumdiversity-Empfängers auftreten kann. Oberflächenwellen-Laufzeitglieder mit einer Länge von 1 mm lassen sich jedoch nicht realisieren, da bereits die Elektrodenanschlüsse lür die ein- und ausgangsseitigen Wandler solche Abmessungen für sich in AnspruchSurface wave delay elements are known as so-called SAW elements (surface acoustic wave elements). They are characterized by a largely constant group delay over a frequency range on the order of 200 to 300 MHz. The invention is based on the knowledge that such delay elements can be used in an extremely advantageous manner as a delay line in a controllable phase shift element of the type mentioned above, if by using another such delay element in the other channel to compensate for the very long basic delay of such surface waves -Time member is taken care of. Surface wave transit time elements of known type have a basic transit time of approximately 0.3 μβ per mm length. 0.3 μ-S is also a value that can occur as a delay time difference between two reception channels of a room diversity receiver. Surface wave delay elements with a length of 1 mm cannot be implemented, however, since the electrode connections for the transducers on the input and output sides already take up such dimensions

nehmen. Demgegenüber lassen sich jedoch zwei Oberflächenwellen-Laufzeitglieder leicht verwirklichen, deren gegenseitige Längendifferenz in der Größenordnung eines mm liegtto take. On the other hand, however, two surface wave delay elements can easily be implemented, whose mutual difference in length is of the order of one mm

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.On the basis of an embodiment shown in the drawing, the invention is intended in the following will be explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt die Empfängerseite eines zwei Empfangskanäle aufweisenden Raumdiversity- Empfängers einer Richtfunkstrecke. Jeder der beiden Empfangskanäle 1 und 2 weist eine Antenne An i und A η 2 auf, die räumlich getrennt im Gelände aufgestellt sind und antennenausgangsseitig einen Umsetzer Ui bzw. t/2 mit nachfolgendem Verstärker Vl bzw. V2 aufweisen. Beiden Umsetzern Ui und i/2 ist ein Umsetzoszillator 01 gemeinsam, so daß an den Verstärkerausgängen die gleichfrequenten Empfangssignale auch als gleichfrequente Zwischenfrequenzsignale vorliegen. Im Empfangskanal 1 folgt hinter dem Verstärker Vi das einstellbare Phasendrehglied RV und im Empfangskanal 2 hinter dem Verstärker V2 das Laufzeitglied LG2 mit der Laufzeit π' Die das einstellbare Phasendrehglied ÄVund das Laufzeitglied LG 2 durchlaufenden Empfangssignale werden anschließend den beiden Eingängen des Phasendiskriminators Ph und den beiden Eingängen eines Additionsverstärkers A V zugeführt. Am Ausgang des Additionsverstärkers A K stehen dann die phasenrichtig addierten Empfangssignale beider Empfangskanäle zur weiteren Verarbeitung an.The single figure shows the receiver side of a room diversity receiver of a directional radio link which has two reception channels. Each of the two receiving channels 1 and 2 has an antenna An i and A η 2 , which are set up spatially separated in the area and have a converter Ui or t / 2 with a subsequent amplifier Vl or V2 on the antenna output side. A conversion oscillator 01 is common to both converters Ui and i / 2, so that the received signals of the same frequency are also present as intermediate frequency signals of the same frequency at the amplifier outputs. In the receive channel 1 2, the delay element LG2 follows after the amplifier Vi the adjustable phase shifter RV and in the receive channel after the amplifier V2 with the term π 'The said adjustable phase shifter ÄVund the delay element LG 2 passing receive signals are then the two inputs of the phase Ph and the two Inputs of an addition amplifier AV supplied. At the output of the addition amplifier A K, the received signals of both receiving channels, added in phase, are available for further processing.

Der Phasendiskriminator Ph vergleicht die Phasenlage beider Empfangssignale und gibt in Abhängigkeit eines festgestellten Phasenfehlers ein entsprechendes Korrektursignal über seinen Ausgtng an den Steuereingang des einstellbaren Phasendrehgliedes RV im Empfangskanal 1 ab.The phase discriminator Ph compares the phase position of the two received signals and, depending on a detected phase error, outputs a corresponding correction signal via its output to the control input of the adjustable phase rotation element RV in receiving channel 1.

Das einstellbare Phasendrehglied R Vbesteht aus dem Oberflächenwellen-Laufzeitglied LG1 mit der Laufzeit τ zwischen dem ersten eingangsseitigen Hilfsumsetzer t/3 und dem zweiten ausgangsseitigen Hilfsumsetzer t/4, denen der Hilfsumsetzoszillator 02 gemeinsam ist. Der Hilfsumsetzoszillalor 02 ist in der Frequenz steuerbar und mit seinem Steuereingang mit dem Ausgang des Phasendiskriminators Ph verbunden. Der Vollständigkeit halber wird noch darauf hingewiesen, daß die Umsetzer Ui, U2 und die Hilfsumsetzer t/3, t/4 die in der Regel erforderlichen Filtermittel mit umfassen.The adjustable phase shift element R V consists of the surface wave delay element LG 1 with the delay time τ between the first auxiliary converter t / 3 on the input side and the second auxiliary converter t / 4 on the output side, which the auxiliary converter oscillator 02 is common to. The auxiliary conversion oscillator 02 is controllable in frequency and its control input is connected to the output of the phase discriminator Ph . For the sake of completeness, it should also be pointed out that the converters Ui, U2 and the auxiliary converters t / 3, t / 4 also include the filter means that are usually required.

Die Differenz der Laufzeit τ des Laufzeitgliedes LG1 im ersten Empfangskanal 1 und der Laufzeit r' des Laufzeitgliedes LG 2 im zweiten Empfangskanal 2 ist so bemessen, daß sie gleich dem mittleren Betrag des in beiden Empfangskanälen zu erwartenden Laufzeitunterschiedes ist, so daß für die Ausregelung des Phasenfehlers über den Phasendiskriminator Ph hinweg optimale Regelbedingungen gegeben sind.The difference between the transit time τ of the delay element LG 1 in the first receiving channel 1 and the transit time r 'of the delay element LG 2 in the second receiving channel 2 is such that it is equal to the mean amount of the delay difference to be expected in the two receiving channels, so that the adjustment of the phase error across the phase discriminator Ph are given optimal control conditions.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Empfangsseitige Einrichtung für eine mit Raumdiversity arbeitende Richtfunkstrecke, bestehend aus wenigstens zwei Empfangskanälen mit räumlich voneinander getrennt aufgestellten Antennen, bei der hinter dem Empfangsumsetzer im einen Kanal eine Umsetzerstrecke, bestehend aus einem eingangsseitigen ersten Hilfsumsetzer und einem ausgangsseitigen zweiten Hilfsumsetzer, einem zwisehen beiden Hilfsumsetzern angeordneten ersten Laufzeitglied stark frequenzabhängiger Phasendrehung und einem beiden Hilfsumsetzern gemeinsamen, in seiner Frequenz steuerbaren Hilfsumsetzoszillator und im anderen Kanal ein zweites Laufzeit- glied vorgesehen ist und bei der die Frequenz des Hilfsumsetzoszillators über den Ausgang eines die Signale beider Kanäle unmittelbar vor ihrer Zusammenführung vergleichenden Phasendiskriminators im Sinne einer Phasenfehlerkompensation zwischen beiden Signalkanälen gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Laufzeitglied (LGi, G 2) als Oberflächenwellen-Laufzeitglieder (SAW) ausgeführt sind und daß das erste Oberflächenwellen-Laufzeitglied (LG 1) eine um einen vorgegebenen Wert geringere Grundlaufzeit aufweist, der wenigstens annähernd gleich der Laufzeitdifferenz in beiden Kanälen ist.Reception-side device for a radio link working with spatial diversity, consisting of at least two reception channels with spatially separated antennas, in which a converter path, consisting of a first auxiliary converter on the input side and a second auxiliary converter on the output side, a first arranged between the two auxiliary converters, is located behind the receiver converter in one channel Time-of-flight element of strongly frequency-dependent phase rotation and an auxiliary conversion oscillator which is common to both auxiliary converters and whose frequency is controllable, and a second time-of-flight element is provided in the other channel and in which the frequency of the auxiliary conversion oscillator is provided via the output of a phase discriminator that compares the signals from both channels immediately before they are merged Phase error compensation between the two signal channels is controlled, characterized in that the first and the second delay element (LGi, G 2) as surface waves -Runtime elements (SAW) are executed and that the first surface wave delay element (LG 1) has a basic delay time which is lower by a predetermined value and which is at least approximately equal to the delay time difference in both channels.