DK151432B - Kommandosignalgenerator for en automatisk kanalvaelgeanordning i en radiomodtager, der er mobil i forhold til sendestationer - Google Patents

Description

i 151432

Opfindelsen angår en kommandosignalgenerator for en kanal-vælgeindretning i en radiomodtager for frekvens- eller fasemodulation, hvilken modtager er mobil i forhold til faste senderstationer, som sender på indbyrdes forskellige frekvenser, hvorved kommandosig-nalgeneratoren omfatter en kobling til dannelse af et logisk signal, som indikerer, om niveauet af det modtagne signal er over eller under en given tærskel.

Et radiotransmissionsanlæg, hvis modtagere er forsynet med en kommandosignalgenerator af denne art, er f.eks. kendt fra DE-offent-liggørelsesskrift nr* 26 31 517. Ved denne kendte indretning får kanaludvælgelseskoblingen som kommandosignal umiddelbart tilført 2 151432 det logiske signal, som angiver, om det modtagne signals niveau overskrider en bestemt tærskel eller ikke.

Som følge af den omstændighed, at det modtagne signals niveau svarer til modtagefeltstyrkens middelværdi, er denne kendte indretning ikke særligt pålidelig, fordi den kun i ringe grad er følsom overfor gennem kortvarige, principielt cykliske ændringer i modtagefeltstyrken forårsagede forstyrrelser af den art, som navnlig optræder ved de VHF/UHF-sendefrekvenser, som benyttes i fase- eller frekvensmodulationsindretningen, og som skyldes modtagelsen af kom-posanter, som er nået frem ad forskellige udbredelsesveje. Frekvensen af disse cykliske ændringer af modtagefeltstyrken er herved ikke konstant, men proportional med hastigheden af den bevægede modtagestation, medens varigheden af hver af disse forstyrrelser under en bestemt modtagefeltstyrke er omvendt proportional med denne hastighed.

Med opfindelsen tilsigtes det at frembringe en kommandosignal-generator for en kanaludvælgelsesindretning i en radiomodtager af ovennævnte art med større pålidelighed, således at den automatiske kanaludvælgelsesindretning indkobles fra optrædelsestidspunktet for de ringest mulige forstyrrelser og sikrer opretholdelse af en bestemt modtagekvalitet i modtagestationen.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved, at kommandosignalgenera-toren er forsynet med et portkredsløb, som er indrettet til at lade impulser fra en taktimpulsgenerator passere, såfremt nævnte logiske signal antager den værdi, der indikerer, at niveauet af det modtagne signal er under nævnte tærskel, og med en udnyttelseskreds, som i afhængighed af antallet af taktimpulser, som er ført igennem nævnte portkreds under givne tidsintervaller, der afledes fra taktimpul s generator en, frembringer et kommandosignal, enten når antallet af gennem portkredsen førte impulser i hvert tidsinterval τ hørende til en følge af n tidsintervaller τ antager en første, given talværdi, eller når antallet af gennemførte impulser i et tidsinterval τ antager en anden, given talværdi, som er større end nævnte første talværdi.

Kommandosignalgeneratoren ifølge opfindelsen egner sig navnlig til anvendelse i et radiotransmissionsanlæg mellem et tog og langs banestrækningen fordelte, faste sendestationer, hvorved det har vist sig, at der til trods for de betydelige hastighedsvariationer for et tog kan opretholdes en så god modtagekvalitet i toget, 3 151432 at forbindelsen også kan benyttes til dataoverføring.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en FM-modtager omfattende en kommandosignalgene-rator ifølge opfindelsen, fig. 2 og 3 diagrammer over det modtagne felt som funktion af afstanden mellem modtageren og en senderstation svarende til to forskellige måder, hvorpå kommandosignalgeneratoren ifølge opfindelsen kan have været indkorporeret i modtageren.

FM-modtageren , der i fig. 1 er vist i forenklet form, omfatter en modtagerantenne 1 og en sektion 2, som rummer en forstærker til forstærkning af det modtagne HF-signal og ligeledes kan omfatte et trin til omsætning af det forstærkede HF-signal til en lavere frekvens. Denne første mellemfrekvens, som kan have forskellige værdier afhængigt af frekvensen af det modtagne signal (3 værdier i det foreliggende eksempel) omsættes til en anden fast mellemfrekvens i et blandingstrin 3, som i afhængighed af den modtagne frekvens får tilført én ud af tre frekvenser hidrørende fra tre kvartsoscillatorer 4, 5 og 6. Blandingstrinet 3's udgang er forbundet til en amplitudebegrænser 7 bestående af to højeffektforstærkertrin 8 og 9. Begrænseren 7's udgang er forbundet til en frekvensdetektor 10, som afgiver et lavfrekvenssignal, der filtreres i et filter 11 og derefter forstærkes i en forstærker 12. Gennemgangsbåndet for filteret 11 går f.eks. fra o til 3 kHz i overensstemmelse med båndet for det transmitterede nyttesignal.

Herudover omfatter modtageren en automatisk kanalvælger 13, der cyklisk påvirker de tre kvartsoscillatorer 4, 5 og 6, så fremt denne kanalvælger modtager et kommandosignal på indgangen 14. Perioden og kobletidspunkterne frembringes på kendt måde med udgangspunkt i impulserne fra en taktgenerator 15.

Modtageren er mobil i forhold til faste stationer, som sender på indbyrdes forskellige frekvenser (i det foreliggende eksempel tre frekvenser). Kommandosignalgeneratoren ifølge opfindelsen er i fig. 1 generelt betegnet med 16 og afgiver kommandosignalet til indgangen 14 af den automatiske kanalvælger 13, såfremt kvaliteten af radioforbindelsen med en fast senderstation, som den mobile modtager bevæger sig bort fra, bliver ringe med henblik på at etablere forbindelse til en anden fast senderstation, som modtageren nærmer sig til. Som forklaret foroven er det vigtigt, 4 151432 at forringelsen af modtagekvaliteten detekteres så hurtigt som muligt.

Kommandosignalgeneratoren er baseret på et fænomen, som vil blive forklaret i det følgende ved hjælp af det i fig. 2 viste diagram. I dette diagram repræsenterer kurven variationen af det felt H, som modtages af modtagerantennen 1 og er opført som funktion af afstanden mellem modtageren og senderstationen, der er placeret i koordinatsystemets begyndelsespunkt 0. Feltet H er imidlertid kun vist i nærheden af det punkt A, efter hvilket problemet med forringelsen af modtagelsen melder sig. Det viser sig, at med de VHF/OHF-frekvenser, som benyttes ved frekvensmodulationen/ aftager det ved kurven repræsenterede felt i middel, når af standen øges, men herudover er feltet ramt af kortvarige dyk i feltstyrken stammende fra interferenser,som skyldes den omstændighed, at signalet har udbredt sig ad forskellige baner mellem sender- og modtagerantennen. Afstanden mellem to på hinanden følgende dyk i feltstyrken er teoretisk lig med γ- for interferenser mellem det signal, som følger den direkte vej og det signal, som følger en bane via en enkelt reflekterende genstand, f.eks. y- = 33 cm ved en frekvens på 450 MHz. Såfremt betegner det felt,over hvilket begræn- seren 7 i modtageren ikke længere mættes, vil det modtagne felt H repræsenteret ved kurven efter punktet A kortvarigt antage værdier under H^, og dette er som bekendt ledsaget af fremkomsten af støjimpulser på udgangen af begrænseren 7 og følgelig på udgangen af frekvensdetektoren 10. Efterhånden som feltet H svækkes i middel ved tiltagende afstand, ses det, at varigheden af støjimpulserne ligeledes øges med afstanden ved en given hastighed, hvormed modtageren fjerner sig. På den anden side kan denne hastighed imidlertid variere betydeligt (f.eks. i det tilfælde, hvor det mobile aggregat er et tog), og det er klart, at støjimpulsernes frekvens er proportional med hastigheden, medens varigheden er omvendt proportional med denne hastighed. Kommandosig-nalgeneratoren udnytter disse støjimpulser til frembringelse af et kommandosignal til styring af den automatiske frekvensudvælgelse, ved i høj grad at gøre sig selv uafhængig af det mobile aggregats hastighed.

I den i fig. 1 viste udformning af modtageren er kommando-signalgeneratoren, som udgør en del heraf, forbundet til udgangen af frekvensdetektoren 10. Den omfatter et båndpasfilter 17, som ud- β 151432 vælger den uden for det af modtagerens filter 11 udvalgte nyttesignals bånd beliggende støj. Gennemgangsbåndet for filteret 17 går fra f.eks. 3 til 6 kHz. Kredsløbet 19 former de af et ensretterkredsløb 18 detekterede impulser til firkantimpulser. Dette kredsløb afgiver logikimpulser, som svarer til støjimpulserne,og hvis værdier er "1" eller "0" afhængigt af, om styrken af det modtagne felt H er under eller over en given tærskelværdi af det på gældende felt.

En OG-kreds 20 lader impulserne fra en taktgenerator 15 passere igennem, når logikimpulserne fra kredsløbet 19 har værdien "1", hvilket indikerer tilstedeværelsen af støj.

Impulserne fra taktimpulsgeneratoren 15 føres til en serieforbindelse af to frekvensdelere 21 og 22, som afgiver impulser, der er indbyrdes adskilt af henholdsvis et tidsinterval τ og et tidsinterval nr, hvor n er et helt tal.

De taktimpulser, som er ført igennem portkredsen 20, føres til en tæller 23, der stilles tilbage til sin begyndelsesstilling ved modtagelsen af hver udgangsimpuls fra deleren 21, dvs. til tidspunkter, som er adskilt indbyrdes ved tidsintervallet τ. Herudover stilles denne tæller 23 også tilbage til sin begyndelsesstilling, hver gang antallet af optalte impulser når en på forhånd indstillet værdi N, og afgiver i dette tilfælde en udgangsimpuls. Tælleren 23's udgangsimpulser føres til en D-flip-flop 24, som stilles til nul til tidspunkter, som er adskilt indbyrdes ved tidsintervallet τ, og som kun skifter tilstand én gang i løbet af et tidsinterval τ, såfremt tælleren 23 har optalt N taktimpulser. Hver gang flip-floppen 24 skifter tilstand, bevirker dette, at indholdet af en anden tæller 25 forøges med en enhed. Tælleren 25 stilles tilbage til sin begyndelsesstilling ved modtagelsen af hver udgangsimpuls fra deleren 22, dvs. til tidspunkter, hvis indbyrdes afstand er lig med tidsintervallet nr. Når indholdet af tælleren 25 når tallet n, afgiver tælleren en impuls, der over en ELLER-kreds 26 benyttes som kommandosignal til styring af den automatiske kanalvælgerindretning 13. Alternativt kan dette kommandosignal tilvejebringes ved hjælp af en tredje tæller 27. Denne tæller modtager udgangsimpulserne fra tælleren 23 og stilles tilbage til sin begyndelsesstilling til tidspunkter, som er adskilt indbyrdes ved tidsintervallet τ. Når indholdet af tælleren 27 når op på et tal m, afgiver den en impuls, der over ELLER-kredsen 26 afgives som kommandosignal til den automatiske kanalvælger 13.

6 151432

Den foroven beskrevne koinmandosignalgenerator 16 virker på følgende måde: OG-kredsen 20 afgiver en serie taktimpulser. An tallet af impulser i en serie afhænger af varigheden af en støjimpuls. Frekvensen af impulstogene er proportional med støjimpulsernes frekvens.

Tælleren 25 afgiver et kommandosignal, hvis efter n konsekutive tidsintervaller τ varigheden af støjen i hvert tidsinterval τ er lig med eller større end en given varighed υ svarende til N taktimpulser. Dette betyder endelig, at de kortvarige forstyrrelser af radioforbindelsen, således som defineret i fig. 2, kun er af betydning for frembringelsen af kommandosignalet, når der mindst optræder n på hinanden følgende forstyrrelser med én varighed, der mindst er lig med υ.

Tælleren 27 afgiver et kommandosignal når, efter et tidsinterval τ, varigheden af støjen i dette interval overskrider en given tidsperiode, som svarer til mN taktimpulser. Det er f.eks. muligt at vælge tælletærsklen m for tælleren 27 således, at kommandosignalet kun afgives, såfremt støjen varer i hele tidsintervallet τ. Det kommandosignal, som afgives af tælleren 27, ligger før signalet fra tælleren 25 og indikerer en meget dårlig forbindelse.

Hvis tilkoblingen af en af kvartsoscillatorerne 4, 5 el ler 6 under frekvensudvælgelsen resulterer i, at der ikke optræder nogen støj på udgangen af detektoren 10, standses frekvensudvælgelsen og modtageren forbliver afstemt til den pågældende senderstation.

Ved passende valg af de forskellige parametre, som er defineret foroven, nemlig frekvensen af impulserne fra taktgeneratoren 15, tidsintervallet τ, tallene η, N og m kan man opnå, at frembringelsen af kommandosignalet i høj grad er uafhængigt af det mobile aggregats hastighed. Dette valg kan gøres for en hvilken som helst speciel anvendelse, navnlig i afhængighed af forholdet imellem det mobile aggregats største og mindste hastighed.

I fig. 1 er kommandosignalgeneratoren 16 forbundet til frekvensdetektoren 10's udgang. Det er indlysende, at kommando-signalgeneratoren 16 alternativt kan forbindes til udgangen af ampiitudebegrænseren 7 til detektering af i det væsentlige de samme støjimpulser, når det modtagne felt H aftager til under felttærskelværdien .

Det^er imidlertid også muligt som indgangssignal for kommando-signalgeneratoren 16 at benytte det signal, som optræder i et punkt 7 151432 mellem forstærkertrinnene 8 og 9, som danner amplitudebegrænseren 7. Denne variant er vist i fig. 1 ved hjælp af stiplede linier. Enheden 161, som er lig med enheden 16, er forbundet til udgangen af en spændingskomparator 28. En indgang for denne komparator er forbundet til et punkt 29 imellem forstærkertrinnene 8 og 9, som udgør begrænseren 7, og den anden indgang af komparatoren får tilført en referencespænding V2· Komparatoren 28 er indrettet således, at den kun afgiver et signal, når spændingen på den til punktet 29 forbundne indgang er mindre end referencespændingen V2·

Denne udførelsesform er baseret på det faktum, at forstærkertrinnet 8 med et signal på indgangen af begrænseren 7, som er af en sådan værdi, at begrænsning finder sted, arbejder på den u-lineære del af forstærkningskarakteristikken, således at der i punkt 29 optræder et forstyrret signal med et meget omfattende spektrum. Såfremt referencespændingen V2 er placeret i trinnet 81 s udgangsspændingszone, i hvilket signalet formes, ses det, at der på udgangen af komparatorkredsen 28 viser sig et signal med et meget udbredt spektrum, når spændingen på indgangen af begrænseren og således også det modtagne felt er mindre end en given tærskel svarende til V2· Kommandosignalgeneratoren 16', som er identisk med kommandosignal-generatoren 16, omfatter specielt ved dets indgang et båndpasfilter, som udvælger en del af spektret for komparatoren 281 s udgangssignal .

Som det kan vises ved hjælp af fig. 3 giver denne udførelsesform mulighed for at tilvejebringe kommandosignalet på et tidligere trin, nemlig før forekomsten af støjimpulser på udgangen af frekvensdetektoren lige før modtagelsen er ved at blive forstyrret. I denne fig. 3, der for overskueligheds skyld er placeret over for fig. 2, betegner kurven C2 det modtagne felt nær et punkt B, hvor afstanden OB til senderstationen, som er placeret i 0, er kortere end afstanden OA i fig. 2. Denne kurve C2, der varierer på samme måde som kurven i fig. 2, er ramt af de samme forstyrrelser, men i gennemsnit overskrider det ved denne kurve C2 repræsenterede felt H gennemsnittet af det ved kurven C-^ repræsenterede felt. Feltet H2 svarer til tærskelspændingen V2, som påtrykkes spæn-dingskomparatoren 28. Dette felt H2 er kraftigere end feltet i fig. 2. Hvis det modtagne felt H aftager og bliver svagere end feltet H2, frembringes der på udgangen af komparatorkredsen 28 impulser, som er af lignende art som de støjimpulser, der blev benyttet i kommandogeneratoren 16 til frembringelse af kommandosigna-

Claims (5)

151432

1. Kommandosignalgenerator for en kanalvælgeindretning i en radiomodtager for frekvens*· eller fasemodulation, hvilken modtager er mobil i forhold til faste senderstationer, som sender på indbyrdes forskellige frekvenser, hvorved kommandosignalgeneratoren omfatter en kobling (19) til dannelse af et logisk signal, som indikerer, om niveauet af det modtagne signal er over eller under en given tærskel, kendetegnet ved, at kommandosignalgeneratoren er forsynet med et portkredsløb (20), som er indrettet til at lade impulser fra en taktimpulsgenerator (15) passere, såfremt nævnte logiske signal antager den værdi, der indikerer, at niveauet af det modtagne signal er under nævnte tærskel, og med en udnyttelseskreds (21-27), som i afhængighed af antallet af taktimpulser, som er ført igennem nævnte portkreds (20) under givne tidsintervaller, der afledes fra taktimpulsgeneratoren (15), frembringer et kommandosignal, enten når antallet af gennem portkredsen førte impulser i hvert tidsinterval τ hørende til en følge af n tidsintervaller τ antager en første, given talværdi (N), eller når antallet af gennemførte impulser i et tidsinterval τ antager en anden, given talværdi (mN), som er større end nævnte første talværdi .

2. Generator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den i modtageren er forbundet til modtagelse af en frekvensdetektors (10) udgangssignal, og at det logiske signal dannes med udgangspunkt i udgangssignalet fra et filter (17) til udvælgelse af den uden for det transmitterende nyttesignals frekvensbånd beliggende støj ved frekvensdetektorens (10) udgang.

3. Generator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den i modtageren er forbundet til modtagelse af et signal fra et centralt punkt (29) i det forstærkerkredsløb (7), som udgør modtagerens amplitudebegrænser, over et kredsløb (28), som transmitterer dette signal, når dets niveau er under en given tærskelværdi.

4. Generator ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den omfatter en første tæller (23), som op til N tæller de gennem nævnte .portkreds (20) førte taktimpulser, og som yderligere ved afslutningen af hvert tidsinterval τ tilbagestiller en flip-flop (24) til dens begyndelsestilstand, hvilken flip-flop stilles til nul ved afslutningen af hvert tidsinterval τ, hvorhos 151432 dens tilstandsændring styres, når den første tæller (23) første gang når sin slutstilling i et tidsinterval x, og at disse tilstandsændringer hos nævnte flip-flop (24) tælles af en anden tæller (25), som tilbagestilles til nul ved afslutningen af tidsintervaller med en varighed ητ og afgiver et frekvensudvælgelseskommando-signal, når den har talt op til n.

5. Generator ifølge krav 4, kendetegnet ved, at den omfatter en tredje tæller (27), som optæller de impulser, der frembringes ved den første tællers (23) udgang, når denne har nået sin slutstilling, tilbagestilles til nul ved afslutningen af hvert tidsinterval τ, og afgiver et kommandosignal, når den har optalt m impulser.