DE1087644B

DE1087644B - Circuit arrangement for multiple reception with at least two spatially separated antennas and a receiver

Info

Publication number: DE1087644B
Application number: DEL26744A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Theodor Sonnentag
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1957-01-31
Filing date: 1957-01-31
Publication date: 1960-08-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den Mehrfachempfang von Funksignalen, insbesondere im Kurzwellenbereich, mit mindestens zwei Antennen unter Verwendung eines Empfängers.The invention relates to a circuit arrangement for the multiple reception of radio signals, in particular in the shortwave range, with at least two antennas and one receiver.

Derartige Schaltungsanordnungen sind bereits bekannt. Sie arbeiten jedoch meist mit elektromechanischen Schaltern oder mit Gastrioden und entsprechen auch im übrigen Aufbau nicht den heutigen Anforderungen. In einer Arbeit von Hausmann (Proc. I. R. E. 42, 1954, S. 944 bis 947) wird diese Aufgabe erneut behandelt. Dort wird vorgeschlagen, die S teuer spannung zur Umschaltung auf eine andere Antenne aus einer konstanten Spannung als B^ugswert und der Regelspannung des Empfängers zu gewinnen. Diese Anregung konnte bisher nicht befriedigend verwirklicht werden, weil es nicht möglich ist, den Bezugswert für alle Betriebsbedingungen richtig einzustellen. Wird der Bezugswert zu hoch eingestellt, so wird dieser von der Regelspannung sehr oft und zu einem Zeitpunkt unterschritten, zu dem an den ande- ao ren Antennen noch keine höhere Spannung anliegt. Durch das ständige Umschalten ergeben sich starke Störungen und keine Empfangsverbesserung. Wird der Bezugswert zu niedrig gewählt, dann erfolgt die Umschaltung erst bei niedrigen Antennenspannungen mit ungenügendem Störabstand. Um einen befriedigenden Empfang auf dieser Grundlage zu gewährleisten, wäre man gezwungen, den Bezugspunkt durch Regelung von Hand den vorliegenden Empfangsbedingungen laufend anzupassen. Such circuit arrangements are already known. However, they mostly work with electromechanical ones Switches or with gastriodes and do not meet today's requirements in the rest of the structure. In a work by Hausmann (Proc. I. R. E. 42, 1954, pp. 944 to 947) this task treated again. There it is suggested that the S expensive voltage be switched to another Antenna from a constant voltage as a bow value and the control voltage of the receiver. This suggestion has so far not been satisfactory be realized because it is not possible to get the reference value correctly for all operating conditions to adjust. If the reference value is set too high, it will be very often and too high by the control voltage fallen below a point in time at which the ande- ao higher voltage is not yet applied to the antennas. The constant switching results in strong ones Interference and no improvement in reception. If the reference value is chosen too low, then the Switching only at low antenna voltages with insufficient signal-to-noise ratio. To a satisfactory To ensure reception on this basis, one would be forced to pass through the reference point Adjustment by hand to the current reception conditions on an ongoing basis.

Es ist auch ein Ablösegerät für den Diversity-Empfang mit zwei Empfängern bekannt, in dem die Signalspannungen der Empfänger die Ablösung bewirken und die Regelspannungen vorwiegend die Ablöseempfindlichkeit beeinflussen.A replacement device for diversity reception with two receivers is also known, in which the signal voltages the receiver causes the detachment and the control voltages mainly the detachment sensitivity influence.

Durch die Erfindung soll es ermöglicht werden, eine von der Änderung der Feldstärke abhängige Antennenumschaltung derart zu bewirken, daß eine Abhängigkeit von dem Absolutwert der Feldstärke sowie von der Geschwindigkeit ihrer Änderung weitgehend vermieden wird.The invention is intended to enable antenna switching that is dependent on the change in the field strength to cause a dependence on the absolute value of the field strength as well largely avoided by the speed of their change.

Die Erfindung hat das Kennzeichen, daß die Kontrollspannung durch Differentiation der Regelspannung und der NF- oder ZF-Spannung des Empfängers sowie durch Addition der auf diese Weise erhaltenden Einzelspannungen erzeugt wird.The invention is characterized in that the control voltage is obtained by differentiating the control voltage and the LF or IF voltage of the receiver as well as by adding the ones obtained in this way Individual stresses is generated.

Anhand eines Prinzipschaltbildes wird die Wirkungsweiseeiner Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung beschrieben, die für den Mehrfachempfang mit drei Antennen ausgelegt ist.The mode of operation of a Circuit arrangement according to the invention described for multiple reception is designed with three antennas.

Der Empfänger E ist über eine der Schaltdioden Gl bis G 3, die durch Einwirkung der Spannungsquelle E_x über die jeweils zugehörige Röhrei?ö3 bis Rö 5 leitend gemacht ist, an eine der Antennen A1 SchaltungsanordnungThe receiver E is connected to one of the antenna A 1 circuit arrangement via one of the switching diodes Gl to G 3, which is made conductive by the action of the voltage source E _x via the associated tube 3 to Rö 5

zum Mehrfachernpfang mit mindestensfor multiple reception with at least

zwei räumlich getrennten Antennentwo spatially separated antennas

und einem Empfängerand a recipient

Anmelder:Applicant:

Standard Elektrik LorenzStandard electrical system Lorenz

Aktiengesellschaft,Corporation,

Stuttgart-Zuffenhausen,Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Theodor Sonnentag, Mühlacker (Württ),
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Theodor Sonnentag, Mühlacker (Württ),
has been named as the inventor

bis AZ angeschlossen. Die übrigen Schaltdioden erhalten aus der Quelle E2 eine Sperrspannung.connected to AZ . The remaining switching diodes receive a reverse voltage from the source E2.

Die Steuergi'tter der Röhren Rö 3 bis Rö5 stehen in Verbindung mit einer tristabilen Kippschaltung F 2, welche in bekannter Weise eine zyklische Antennenumschaltung bewirkt, wenn die Feldstärke an der angeschlossenen Antenne sinkt, und wieder angehalten wird, wenn eine Antenne mit höherer Feldstärke gefunden wurde.The control gates of the tubes Rö 3 to Rö5 are connected to a tristable multivibrator F 2, which causes a cyclical antenna switching in a known manner when the field strength at the connected antenna drops and is stopped again when an antenna with a higher field strength is found became.

Zur Steuerung der tristabilen Kippschaltung werden die am Empfänger verfügbaren Ausgangsspannungen (z. B. Regel- oder Signalspannungen) herangezogen und umgeformt. Hierzu dient ein an sich bekannter steuerbarer Gleichspannungserzeuger, bestehend aus einer Wechselspannungsquelle O mit etwa 100 kHz, einer in der Stufe D1 enthaltenen Verstärkerröhre Rö 1 und einem Gleichrichter G. Liefert die Stufe G eine bestimmte Spannung, dann öffnet die Kippschaltung F₁ die Trennstufe T. Die von dem Impulsgenerator 5¹ erzeugten Impulse gelangen dann durch die Trennstufe T an die Kippschaltung F₂ und bewirken die zyklische Umschaltung der Antenne. Diese dauert so lange, bis die Spannung am Ausgang der Stufe G verschwindet. Die Größe dieser Spannung ist vom Verstärkungsfaktor der Röhre Rö 1 abhängig, der gleichzeitig von der Regelspannung und von der Signalspannung des Empfängers beeinflußt wird.To control the tristable multivibrator, the output voltages available at the receiver (e.g. control or signal voltages) are used and converted. A controllable DC voltage generator, known per se, is used for this, consisting of an alternating voltage source O with about 100 kHz, an amplifier tube Rö 1 contained in stage D 1 and a rectifier G. If stage G supplies a certain voltage, the flip-flop circuit F ₁ opens the isolating stage T. The pulses generated by the pulse generator 5 ¹ then pass through the isolating stage T to the flip-flop circuit F ₂ and cause the antenna to switch cyclically. This lasts until the voltage at the output of stage G disappears. The size of this voltage depends on the amplification factor of the tube Rö 1, which is influenced at the same time by the control voltage and the signal voltage of the receiver.

Die Geschwindigkeit, mit der sich die Feldstärke an der Antenne ändert, kann sehr unterschiedlich sein. Die Zeit für die Änderung um z.B. 10 db kann jeThe speed at which the field strength changes at the antenna can vary widely. The time for the change by e.g. 10 db can vary

009 588/279009 588/279

nach den Übertragungsbedingungen 1 ms bis 10 see und mehr betragen. Bei langsamem Schwund ändert sich die Regelspannung des Empfängers, und dessen Signalspannung bleibt durch die automatische Verstärkungsregelung konstant. Bei schnellem Schwund ändert sich die Signalspannung, und die Regelspannung bleibt infolge der Regelzeitkonstante des Empfängers konstant. Dieses Verhalten der Ausgangsspannungen wird gemäß der Erfindung zur Steuerung der Verstärkerröhre Rö 1 ausgenutzt, deren Steuergitter eine Vorspannung erhält, die aus der Differentiation der Ausgangsspannung sowie der Regelspannung des Empfängers mittels der Glieder Dl bis D 3 entsteht.be 1 ms to 10 seconds and more depending on the transmission conditions. With slow fading, the control voltage of the receiver changes and its signal voltage remains constant thanks to the automatic gain control. In the event of rapid fading, the signal voltage changes and the control voltage remains constant due to the control time constant of the receiver. According to the invention, this behavior of the output voltages is used to control the amplifier tube Rö 1, the control grid of which is given a bias voltage resulting from the differentiation of the output voltage and the control voltage of the receiver by means of the elements Dl to D 3.

Das Differenzierglied D1 umfaßt die Röhren Rö 1, Rö2 und das Zeitkonstantenglied R1/C1 und ist langsamen Feldstärkeänderungen von etwa 100 ms bis 8 see angepaßt. Es wird von der Regelspannung des Empfängers gesteuert, die dem Gitter der Röhre Rö 1 über den Regler R6 und die Widerstände R2 bis R5 und dem Gitter der Röhre Rö2 über das Zeitkonstantenglied R 1/C 1 zugeführt wird. Ändert sich die Regelspannung sehr langsam, dann tritt bei richtiger Einstellung des Reglers R 6 keine Arbeitspunktverlagerung bei der Röhre Röl ein, weil dort jede Gitterspannungsänderung infolge einer entsprechenden Änderung der Kathodenspannung durch den Strom von der Röhre7?ö2 durch den Kathodenwiderstand R 7 kompensiert wird. Schwankt die Regelspannung in einer Zeit, die etwa in der Größenordnung der Zeitkonstante des Gliedes R 1/C 1 liegt, dann vergrößert sich die Vorspannung und somit auch der Verstärkungsfaktor der Röhre Röl. The differentiating element D 1 comprises the tubes Rö 1, Rö2 and the time constant element R1 / C 1 and is adapted to slow field strength changes of about 100 ms to 8 seconds. It is controlled by the control voltage of the receiver, which is fed to the grid of the tube Rö 1 via the regulator R 6 and the resistors R 2 to R5 and to the grid of the tube Rö2 via the time constant element R 1 / C 1. If the control voltage changes very slowly, then with the correct setting of the regulator R 6, there is no shift in the operating point of the tube Röl, because there any grid voltage change as a result of a corresponding change in the cathode voltage is compensated for by the current from the tube 7? Ö2 by the cathode resistor R 7. If the control voltage fluctuates in a time which is roughly in the order of magnitude of the time constant of the element R 1 / C 1, then the bias voltage and thus also the gain factor of the tube Röl increase.

Die Differenzierglieder D 2 und D 3 sind für mittlere und schnelle Feldstärkeänderungen vorgesehen. Sie werden über einen Verstärker V aus der Signalspannung des Empfängers gespeist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers V wird gleichgerichtet und den Zeitkontantengliedern R2/C2-RS/C5 zugeführt. Das Glied D 2 für mittlere Feldstärkenänderungen im Bereich von 20 bis 100 ms ist mit den unterschiedlich bemessenen Zeitkonstantengliedern R2/C2 und R3/C3 ausgerüstet. Die Differentiation erfolgt durch Gegeneinanderschaltung der an den Kondensatoren C 2 und C 3 entstehenden Ladespannungen. Das Glied D3 mit den Zeitkonstantengliedern R4/C4t und R5/ C 5 arbeitet in gleicher Weise, ist aber für Feldstärkeänderungen im Bereich unter 20 ms eingerichtet.The differentiators D 2 and D 3 are provided for medium and rapid changes in field strength. They are fed from the signal voltage of the receiver via an amplifier V. The output voltage of the amplifier V is rectified and fed to the time constant elements R2 / C2-RS / C5. The element D 2 for medium field strength changes in the range from 20 to 100 ms is equipped with the differently dimensioned time constant elements R2 / C2 and R3 / C3 . The differentiation takes place by mutually connecting the charging voltages arising on the capacitors C 2 and C 3. The element D 3 with the time constant elements R4 / C4t and R5 / C 5 works in the same way, but is set up for field strength changes in the range below 20 ms.

Sinkt die Feldstärke an der angeschlossenen Antenne, so tritt, je nach der Geschwindigkeit des auftretenden Schwundes, vorwiegend an einem der Differenzierglieder eine Gleichspannung auf. Die Summe dieser Spannungen bewirkt eine Erhöhung der Verstärkung durch die Röhre Röl, welche über die Stufe G die Antennenumschaltung veranlaßt. Ist eine Antenne mit höherer Feldstärke gefunden, dann steigt die Signalspannung des Empfängers schnell an. Es entsteht in erster Linie am Differenzierglied D 3 eine Gleichspannung umgekehrter Polung, welche die Verstärkung durch die Röhre Rö 1 reduziert und somit die Antennenumschaltung anhält.If the field strength at the connected antenna drops, then, depending on the speed of the fading that occurs, a direct voltage occurs predominantly at one of the differentiating elements. The sum of these voltages causes an increase in the gain through the tube Röl, which causes the antenna to be switched via stage G. If an antenna with a higher field strength is found, the signal voltage of the receiver increases rapidly. A direct voltage of opposite polarity arises primarily at the differentiating element D 3, which reduces the gain through the tube Rö 1 and thus stops the antenna switching.

Die Zeit, in der sich diese Vorgänge abspielen, darf nicht kürzer sein als die Laufzeit eines Signals durch den Empfänger. Bei einem Kurzwellenempfänger im Bereich von 1,5 bis 30MHz beträgt sie je nach Wahl der Selektionsmittel etwa 2 ms. Deshalb beträgt der Abstand der vom Impulsgenerator erzeugten Impulse etwa 2,5 ms (Folgefrequenz 400 Hz). Um einen Zeitverlust von max. 2,5 ms vor dem Anlaufen der zyklischen Antennenumschaltung zu vermeiden, wird der jeweils rechtzeitige Start des Impulsgenerators durch eine von der Kippschaltung Fl abgeleitete Synchronisationsspannung veranlaßt. Besonders bei einem Diversity-Verfahren mit nurThe time in which these processes take place must not be shorter than the transit time of a signal through the receiver. In the case of a shortwave receiver in the range from 1.5 to 30 MHz, it is approximately 2 ms, depending on the selection of the selection means. The interval between the pulses generated by the pulse generator is therefore around 2.5 ms (repetition frequency 400 Hz). To a loss of time of max. 2.5 ms to avoid before the start of the cyclic antenna switching, each of the timely start of the pulse generator is caused by a group derived from the flip-flop Fl synchronization voltage. Especially with a diversity process with only

ίο einem Empfänger ist es unerwünscht, daß überflüssige Umschaltung bei hohen Feldstärken an den Antennen stattfinden. Deshalb kann die von der Regelspannung des Empfängers abhängige Arbeitspunktverlagerung der Röhre Rö 1 mit Hilfe des Reglers R 6 so eingestellt werden, daß die Verstärkung dieser Röhre und somit die Ablöseempfmdlichkeit mit zunehmender Feldstärke abnimmt.ίο It is undesirable for a receiver that superfluous switching takes place at high field strengths at the antennas. The operating point shift of the tube Rö 1, which is dependent on the control voltage of the receiver, can therefore be adjusted with the aid of the controller R 6 so that the gain of this tube and thus the detachment sensitivity decreases with increasing field strength.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Circuit arrangement for multiple reception with at least two spatially separated Antennas and a receiver that can switch the receiver input to a Another antenna causes a preset threshold value as soon as a control voltage is applied exceeds, characterized in that the control voltage by differentiation of the control voltage and the LF or IF voltage of the receiver as well as by adding the in this way obtained individual stresses is generated.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that three differentiating elements {Dl, D2, DZ) are adapted to all practically occurring fading speeds and are fed partly by the control voltage (differentiating element with the largest time constant), partly by the rectified and possibly amplified signal voltage, under addition of their output voltages will affect the gain of the DC amplifier in such a way that its output voltage controls a cyclically operating the electronic switch (S and F 2) via a flip-flop (Fl) that, when a lowering of the high frequency voltage to the respectively connected antenna (Al .. . A3) the cyclical switching is initiated and is stopped when switching to an antenna with a higher high-frequency voltage.

3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the size of the control voltage fed to a differentiating element (-Dl) is adjustable with the aid of a controller (R6).

4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the pulses of the pulse generator (S) of the electronic switch (F2) is dimensioned to be a small amount greater than the transit time of a signal through the receiver.

Considered publications:
German patents No. 619 023, 632 576,
374;

British Patent No. 537,937; ,
"NTZ", 1956, no. 9, p. 424,

1 sheet of drawings