АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗНЕСЕННОГО ПРИЕМА ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ С ДВУМЯ АНТЕННАМИ ДЛЯ МОБИЛЬНОГО ПРИЕМА МЕТРОВЫХ И ДЕЦИМЕТРОВЫХ ВОЛН Российский патент 1998 года по МПК H04B7/08 

Изобретение касается антенного устройства для разнесенного приема по меньшей мере с двумя антеннами для мобильного приема метровых и дециметровых волн согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

При мобильном приеме радио- и телевещания через многолучевое распространение возникают сильные помехи, которые в случае радиовещания в результате шума и ярко выраженных искажений низкочастотного сигнала сильно мешают пользованию звуком, а в случае телевещания проявляются в виде помех через двойные изображения, вибрации изображений, затухания цвета, потерю синхронизации и исчезновение изображения. Такие помехи значительно снижают качество приема, и поэтому они должны быть устранены.

Из немецкой заявки на патент N 3517247 известно антенное устройство для разнесенного приема для устранения помех в модулированном по частоте УКВ-радиовещании. При этом к процессору для разнесенного приема подаются по меньшей мере два антенных сигнала, причем в процессоре для разнесенного приема содержатся порог отклонения частоты и амплитудный порог, с которыми каждый раз сравниваются фактические вызванные помехами импульсы отклонения частоты или обусловленные помехами амплитудные возмущения в промежуточном частотном сигнале, который подается к процессору для разнесенного приема из приемника. Если помехи превышают пороги, то вводится переключающий процесс таким образом, что другой антенный сигнал или другая выводимая из антенных сигналов линейная комбинация подается к настроенному устройству с блоком промежуточной частоты.

Антенное устройство для разнесенного приема для устранения помех изображения при мобильном приеме телевизионных сигналов в метровом и дециметровом диапазоне волн указывается в немецкой заявке на патент N 3926336.3. Это антенное устройство для разнесенного приема включает процессор для разнесенного приема с входами антенного сигнала и телевизионный приемник, причем к процессору для разнесенного приема подается видеосигнал, а также горизонтальные и вертикальные синхронизирующие сигналы. В процессоре для разнесенного приема содержится временная вентильная схема, которая открывается горизонтальными синхронизирующими импульсами в течение времени горизонтальной развертки, вследствие чего видеосигнал переключается на анализ качества сигнала. Через схему управления при намечающейся помехе в изображении создается адресный сигнал таким образом, что через антенный сумматор к телевизионному приемнику подается новый антенный сигнал или другая, выведенная из антенных сигналов линейная комбинация.

Каждое из описанных в вышеуказанных патентных заявках устройств для разнесенного приема решает задачу снижения радиопомех, обусловленных многолучевым распространением, в звуковом и телевизионном канале. Однако, если в подвижном объекте наряду с телевизионным изображением хотят улучшить звуковое сопровождение, то это предполагает согласно уровню техники наличие сепаратных антенн и тем самым также антенных устройств для разнесенного приема как для приема телепередачи, так и для приема звуковых колебаний. Затем при использовании решения, указанного в патенте P 3926336.3, предотвращаются помехи в изображении при мобильном приеме, однако не устраняются звуковые помехи телевизионного звукового сопровождения. Это обосновывается, во-первых, тем, что телевизионное изображение модулированно особым способом по амплитуде, в то время как телевизионное звуковое сопровождение модулированно по частоте и критерии для определения качества изображения являются принципиально совершенно другими, чем критерии для определения звуковых помех. Во-вторых, частотный интервал 5,5 МГц между несущей частотой изображения и звукового сопровождения предполагает, что при подобной величине частотного интервала соотношения приема на месте приемной антенны для несущей частоты изображения и звукового сопровождения совершенно различны, в результате чего, например, помеха изображения может быть максимальной, а помеха звуконосителя может быть одновременно минимальной.

Это означает, что при использовании вышеуказанных решений согласно уровню техники должны быть установлены на подвижном объекте по меньшей мере четыре антенны. Однако для получения четкого улучшения приема в литературе рекомендуется четыре антенны на каждое устройство для разнесенного приема, из чего следует, что согласно уровню техники на подвижном объеме уже должно быть установлено восемь антенн. Если хотят улучшить стереозвук, транслируемый в двух диапазонах, разделенных частотным интервалом, также с помощью антенн для разнесенного приема, необходимо на подвижном объекте установить по меньшей мере 12 антенн. Если учитывают очень большую перекрываемую ширину полосы частот, примерно от 40 до 860 МГц, то добавляется сложность, заключающаяся в том, что этот большой диапазон частот трудно перекрыть одной единственной антенной, так что необходимое число антенн возвышается путем применения диапазонных антенн. Однако такое множество антенн не может устанавливаться в современных автомобилях.

Поэтому задачей изобретения является создание антенного устройства для разнесенного мобильного приема метровых и дециметровых волн, которое позволяет использовать при не очень большом количестве антенн один и тот же комплект антенн для обеспечения двух или более настроечных устройств, каждый из которых имеет различные требования приема, причем должно быть обеспечено, чтобы соответственно для каждого настроечного устройства могли устанавливаться наиболее благоприятные для него соотношения приема-разнесения.

Эта задача решается устройством соответствующего типа с помощью отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения.

Такие антенные устройства для разнесенного приема используются, преимущественно, для улучшения телевизионного и звукового приема в диапазоне метровых и дециметровых волн в автомобилях.

Преимущества, достигнутые изобретением, состоят в значительном сокращении числа антенн для антенных устройств для разнесенного приема, настроечные устройства которых применяются для совершенно различных требований приема. Так в предложенном в изобретении варианте осуществления достаточен комплект, например, из четырех антенн, для того чтобы заглушить помехи приему стереофонического звука и телевизионного изображения, а также помехи приему УКВ-радиовещания. Благодаря этому создается возможность использования в автомобиле одновременно нескольких устройств для разнесенного приема. Как известно, большое количество антенн при современной компактной конструкции автомобилей вовсе не может быть установлено на или в транспортном средстве, одновременно совершенно не учитываются трудности кабельного соединения и большие расходы. Предложенное в изобретении антенное устройство для разнесенного приема имеет при приеме телевизионного изображения и звуковых колебаний еще одно преимущество в том, что благодаря компактной конструкции, например, генератор настройки изображения может использоваться также для настройки звука, благодаря чему могут быть сэкономлены расходы.

Пример выполнения изобретения поясняют более подробно с помощью следующих фигур:
фиг. 1 - антенное устройство для разнесенного приема, состоящее из антенного распределителя, двух антенных переключателей, двух настроечных устройств, а также двух процессоров для разнесенного приема;
на фиг. 2 - антенный распределитель в антенном устройстве для разнесенного приема согласно фиг. 1, состоящий из пассивных многополюсников;
на фиг. 3 - антенный распределитель в антенном устройстве для разнесенного приема согласно фиг. 1, состоящий из активных схем;
на фиг. 4 - антенный распределитель в антенном устройстве для разнесенного приема согласно фиг. 1, состоящий из активных схем и пассивных многополюсников;
на фиг. 5 - антенный распределитель в антенном устройстве для разнесенного приема согласно фиг. 1, состоящий из активных и пассивных многополюсников для распределения сигналов и многополюсников для образования линейных комбинаций;
на фиг. 6 - антенное устройство для разнесенного приема для предотвращения радиопомех при приеме стереофонического телевизионного звука и телевизионного изображения;
на фиг. 7 - антенное устройство для разнесенного приема для предотвращения радиопомех при приеме стереофонического телевизионного звука и телевизионного изображения, а также УКВ-радиоканала;
на фиг. 8 - параллельное использование сигнала генератора устройства для настройки изображения для приема телевизионного звука телеканала.

На фиг. 1 изображено предложенное в изобретении антенное устройство для разнесенного приема. Оно состоит из комплекта антенн A₁-A_N, которые подведены к входам антенного распределителя 1. Выходы антенного распределителя выводят антенные сигналы и подведены к двум антенным переключателям 2a и 2b. В переключателях антенны каждый раз с помощью линии управления 3a или 3b выбирается соответственно выходной сигнал антенного распределителя 1 и последовательно переключается к настроечному устройству 4a или 4b. Настроечное устройство 4a может быть как изображено на фиг. 1, например, устройством для настройки телевизионного изображения.

В настроечном устройстве 4a ВЧ-сигнал 7a преобразуется в промежуточную частоту и демодулируется, так что его видеосигнал и в данном случае последующие сигналы могут подаваться к процессору разнесения. В процессоре разнесения известным способом, например, через временную вентильную схему (см. патент N 3926336) во время горизонтальной развертки фактическое качество изображения сравнивается с порогом и при необходимости линия управления 3a функционирует таким образом, что антенный переключатель 2b возбуждается и происходит переключение другого выходного сигнала антенного распределителя 1. Таким способом обеспечивается, чтобы ВЧ-сигнал, имеющийся всегда в распоряжении, соответственно с лучшим качеством изображения, переключался к настроечному устройству 4a.

На фиг. 1 настроечное устройство 4b настроено на звуковое сопровождение такого же телеканала. Модулированный по частоте, но еще не ограниченный промежуточный частотный сигнал подается к процессору разнесения. В процессоре разнесения обусловленные помехами пики отклонения частоты и амплитудные возмущения сравниваются известным способом (см. патент N 3517247) с порогами. При звуковой помехе антенный переключатель 2b через линию управления 3b пробуждается к переключению лучшего звукового сигнала к настроечному устройству 4b. С помощью такого антенного устройства для разнесенного приема независимо друг от друга обеспечивается, чтобы в каждой временной точке как в телевизионном изображении, так и в его звуковом сопровождении создавались незначительные помехи благодаря тому, что соответствующее настроечное устройство независимо от других настроечных устройств может принимать все имеющиеся антенные сигналы.

В результате введения стереозвука или двухканального звука в телевидении, несущая частота звукового сопровождения которых имеет интервал 242 кГц, требуется еще одно настроечное устройство 4c (см. фиг. 6), так как при этом частотном интервале, который является больше, чем интервал канала и УКВ-радиовещания, сигналы приема в месте антенн уже имеют четко различимое протекание во времени, как показывают измерения. Также для второго звукового канала устраняется звуковая помеха по описанным способам.

Следующее преимущество предложенного в изображении антенного устройства для разнесенного приема состоит в том, что, например, в лимузинах высокого класса наряду с возможностью телевизионного приема со стереофоническим звуковым сопровождением осуществляется также еще прием УКВ-радиоперадачи одной и той же группой антенных сигналов. При этом в качестве настроечного устройства 4d может применяться серийное авторадио (см. фиг. 7). В этом случае также модулированный по частоте сигнал с промежуточной частотой 8d исследуется известным способом в процессоре разнесения 9d на помехи и помехи предотвращаются путем быстрого переключения на неискаженный сигнал.

Особенно предпочтительный вариант выполнения изобретения состоит в том, что несколько ЧМ-настроечных устройств для модулированного по частоте УКВ-радиовещания присоединены к соответствующему антенному переключателю. Такой способ осуществляется, например, при приеме радиопередач в автобусах, где пассажиру может предлагаться несколько радиопрограмм через наушник по индивидуальному выбору программы, причем каждая программа воспроизводится широко без помех при мобильном приеме через антенну для разнесенного приема. Улучшение приема обеспечивается благодаря тому, что для каждой радиопрограммы имеется отдельный процессор разнесения, к которому подводится еще не ограниченный сигнал промежуточной частоты, и что затем радиопомехи предотвращаются известным способом путем переключения на другие сигналы на антенном переключателе.

Особенно простой вариант выполнения изобретения состоит в том, что антенные сигналы A₁-A_N, которые подведены к антенному распределителю в виде входных сигналов, в антенном распределителе 1 с помощью пассивных многополюсников 6a - 6i в одинаковом количестве подводятся к антенным переключателям 2a и 2b (см. фиг. 2). При этом многополюсники 6a - 6i имеют задачу разделять антенные сигналы по их мощности по возможности одинаково, соответственно на два выхода и соответствующие оба выхода, по возможности, нужно разъединить друг от друга, таким образом положение выключателя антенного переключателя имеет незначительное обратное воздействие на соответствующий другой выход. Этим требованиям соответствуют в значительной степени, например, элементы связи Вилькинсона, которые с помощью соответствующих вариантов выполнения согласно уровню техники могут быть выполнены достаточно широкополосными и имеют развязывающее демпфирование более 20 дБ.

Такой пассивный многополюсник для распределения сигналов, свободных от обратного воздействия, по своей конструкции является сложным, требует большого пространства и дорогой в изготовлении. Поэтому предлагаются также при больших потерях мощности сигнала многополюсники для распределения сигнала, которые с помощью сопротивлений осуществляют развязку выходов с преимуществом, при котором наряду с простой и тем самым недорогой реализацией одновременно без проблем перекрывается требуемая ширина полосы. Такие асимметричные делители мощности имеют развязывающие величины, чаще всего 12 дБ, при одновременном демпфировании сигнала в 6 дБ. Связанные с этим потери чувствительности часто могут не учитываться.

В этом отношении более благоприятные условия складываются, если распределение сигналов в антенном распределителе 1 осуществляется с помощью активных схем 10a - 10n (см. фиг. 3). Такие высоколинейные широкополосные схемы с малым шумом имеют при этом, согласно уровню техники, развязки от более 25 дБ до 1 ГГц. Одновременно эти активные многополюсники допускают повышение сигнала, так что возможные демпфирования сигнала могут выравниваться, например, в антенном переключателе. Кроме того, через активные схемы потеря сигнала, которая происходит в пассивных делителях мощности, может компенсироваться с помощью внутреннего усиления.

Для антенного распределителя 1 также является целесообразной комбинация активных и пассивных многополюсников (см. фиг. 4), если активные и пассивные антенны устанавливаются на транспортном средстве. Пассивные антенные сигналы могут затем подаваться через активные распределители сигнала 10 к антенным переключателям, чтобы противодействовать дальнейшему ухудшению сигнала, которое обнаруживается при разделении сигнала с помощью многополюсников сопротивления, в то время как сигналы активных антенн, которые через свои усилители шума, установленные в основании антенн, уже испытывают улучшение отношения сигнал/шум и повышение уровня, могут распределяться с помощью пассивных многополюсников 6 на антенных переключателях при благоприятном стоимостном выражении.

Многочисленные исследования показали, что обусловленные многолучевым распространением помехи звукового сопровождения и изображения при мобильном приеме в метровом и дециметровом диапазонах волн могут снижаться дальше, если дополнительно к антенным сигналам, к антенным переключателям подводятся другие сигналы, возникающие в результате линейной комбинации имеющихся антенных сигналов. При этом, как показано на фиг. 5, выходной сигнал у схемы II для образования линейной комбинации определен формулой

где
x является интегрированным входным сигналом и a представляет его комплексные линейные коэффициенты, с которыми этот входной сигнал обрабатывается в схеме II. Для того, чтобы наряду с антенными сигналами к антенным переключателям могли подводиться также выходные сигналы линейных комбинированных схем, рекомендуется из-за связанной с этим большей гибкости вводить активные распределители сигналов в антенном распределителе 1 для антенных сигналов, так как эти сигналы также еще должны подводиться к линейным комбинированным схемам. Только в исключительных случаях прибегают к пассивным распределителям сигнала, прежде всего тогда, когда можно позволить себе пойти на большее затухание сигнала. При образовании линейных комбинаций могут использоваться, как правило, все имеющиеся в распоряжении антенные сигналы. При этом линейные коэффициенты в большинстве случаев являются комплексными, задаются по величине и фазе. При этом установление величины и фазы отдельных линейных коэффициентов может осуществляться с помощью испытательных пробегов, наибольшая эффективность которых заключается в минимизации радиопомех.

Особенно простую форму линейной комбинации представляет собой образование суммы и разницы из входных сигналов. При этом не все входные сигналы должны использоваться, скорее могут использоваться, например, только особенно сильные антенные сигналы. Это действие соответствует случаю, в котором соответствующие линейные коэффициенты неиспользованных антенных сигналов выделяются в нуль.

Число сигналов, предлагаемых антенным переключателям, может быть совершенно различным в целях минимальных затрат. Это касается не только числа схем для образования линейных комбинаций, но также числа антенных сигналов.

Применение изобретения имеет следующее преимущество, при котором значительно упрощается кабельное соединение в транспортном средстве, так как только коаксиальный кабель широкополосных антенн, установленных в транспортном средстве, должен проводиться к антенному распределителю, размещенному в подходящем месте. С учетом целесообразности на том же самом месте устанавливаются различные настроечные устройства для различных задач приема и таким образом снижаются затраты на дополнительные настроечные устройства, так как, как показывает фиг. 8, генератор изображения устройства для настройки изображения может использоваться одновременно также в качестве генератора для устройства по настройке телевизионного звукового сопровождения, если обработка сигнала на промежуточной частоте звука 33,4 МГц, осуществляется в присоединенном процессоре разнесения.

Если этот сигнал преобразуется через другой генератор с постоянной настройкой, например на 10,7 МГц, то тогда можно было бы, например, этот модулированный по частоте сигнал телевизионного звука переключить на промежуточную частоту 10,7 МГц УКВ-радио с разнесенным приемом и устройство для воспроизведения звука этого радио могло бы использоваться для воспроизведения звука телевизионного звукового сопровождения. Вместе с этим также процессор разнесения, используемый сначала только для УКВ-разнесенного приема, мог бы применяться также для разнесенного приема телевизионного звукового сопровождения, причем линия управления, которая ведет из процессора разнесения, соединяется с антенным переключателем для приема телевизионного звукового сопровождения. В случае радиоприема эта линия управления была бы соединена с антенным переключателем для приема УКВ-радиовещания. Благодаря этому двойному использованию радио и присоединенного процессора разнесения значительно снижаются технические затраты.

В телевизорах для бытового радиоприема телевизионный звуковой сигнал обычно демодулируется на частоту 5,5 МГц лишь после демодуляции сигнала изображения. Само собой разумеется, что в предложенном в изобретении устройстве для разнесенного приема обработка сигнала телевизионного звука может осуществляться в процессоре разнесения также на этой частоте.

Устройство для разнесенного приема на транспортном средстве позволяет с помощью небольшого числа антенн осуществить прием как телевизионных, так и радиосигналов. Оно содержит антенный распределитель, имеющий по меньшей мере две группы выходов, каждая группа выходов соединена с соответствующим антенным переключателем, выход которого подключен к тюнеру. При этом тюнер одной из цепей выполнен с возможностью приема телевизионного сигнала изображения, а тюнер другой из цепей выполнен с возможностью приема сигнала звукового сопровождения, соответствующего принятому телевизионному сигналу изображения. Каждый тюнер подключен к соответствующему процессору разнесения, осуществляющего оценку сигнала тюнера. На основе этой оценки сигнала производится управление соответствующим антенным переключателем таким образом, что он переключает на свой выход более благоприятный входной сигнал. 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для разнесенного приема на транспортном средстве, содержащее по меньшей мере две антенны для мобильного приема метровых и дециметровых волн и последовательно соединенные первый антенный переключатель и первый тюнер, а также процессор разнесения, соединенный с выходом сигнала промежуточной частоты или демодулированного сигнала первого тюнера и предназначенный для проверки этого сигнала на соответствие установленным требованиям качества, причем от результата этой проверки зависит, следует ли через линию управления, идущую от процессора разнесения к управляющему входу первого антенного переключателя, осуществлять переключение первого антенного переключателя так, чтобы он передавал соответствующий требованиям входной сигнал на свой выход, отличающееся тем, что оно содержит антенный распределитель, входы которого подключены к выходам антенн и который имеет по меньшей мере две группы выходов, причем первая группа выходов соединена с входами первого антенного переключателя, а каждая последующая группа выходов соединена с соответствующей цепью из последовательно соединенных соответствующего антенного переключателя и соответствующего тюнера, а также соответствующего процессора разнесения, который соединен с выходом сигнала промежуточной частоты или демодулированного сигнала соответствующего тюнера и предназначенного для проверки этого сигнала на соответствие установленным требованиям для этого тюнера, причем от результата этой проверки зависит, следует ли через линию управления, идущую от процессора разнесения к управляющему входу соответствующего антенного переключателя, осуществлять переключение так, чтобы он передавал соответствующий требованиям входной сигнал, тюнер одной из цепей выполнен с возможностью приема телевизионного сигнала изображения, а тюнер другой из цепей выполнен с возможностью приема телевизионного сигнала звукового сопровождения, соответствующего принятому телевизионному сигналу изображения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходным сигналом тюнера, выполненного с возможностью приема телевизионного сигнала изображения, является демодулированный сигнал, а выходным сигналом тюнера, выполненного с возможностью приема соответствующего телевизионного сигнала звукового сопровождения, - еще неограниченный звуковой сигнал промежуточной частоты. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тюнер третьей из цепей выполнен с возможностью приема одного из двух разделенных по частоте высокочастотных сигналов телевизионного звукового сопровождения или звукового сопровождения двух каналов, а тюнер другой из цепей - другого из них. 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что тюнер четвертой из цепей выполнен с возможностью приема частотно-модулированного радиовещательного сигнала. 5. Устройство по одному из пп.1 - 4, отличающееся тем, что генератор тюнера, выполненного с возможностью приема телевизионного изображения, является генератором тюнера, выполненного с возможностью приема телевизионного звукового сопровождения. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тюнеры некоторых из цепей выполнены с возможностью приема частотно-модулированных сигналов, по меньшей мере один из этих тюнеров выполнен с возможностью приема частотно-модулированного радиовещательного сигнала и по меньшей мере один из них - с возможностью приема частотно-модулированного телевизионного сигнала звукового сопровождения. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выходным сигналом тюнеров, выполненных с возможностью приема частотно-модулированного сигнала, является еще неограниченный сигнал промежуточной частоты. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в процессорах разнесения, соединенных с тюнерами, выполненными с возможностью приема частотно-модулированного сигнала, проверка сигнала на соответствие установленным требованиям происходит путем определения совпадения амплитудных возмущений и пиков подъема частоты помех еще неограниченного сигнала промежуточной частоты. 9. Устройство по одному из пп.6 - 8, отличающееся тем, что проверка качества сигнала в процессорах разнесения при приеме частотно-модулированного телевизионного звукового сопровождения происходит на стандартизованных промежуточных звуковых частотах 33,4, 10,7 или 5,5 МГц. 10. Устройство по одному из пп.2 - 5, отличающееся тем, что в процессе разнесения, соединенном с тюнером, выполненным с возможностью приема телевизионного сигнала изображения, проверка качества сигнала происходит во время горизонтальной или вертикальной развертки демодулированного сигнала изображения. 11. Устройство по одному из пп.1 - 10, отличающееся тем, что каждая группа выходов антенного распределителя образована выходами пассивных многополюсников, входы которых являются входами антенного распределителя. 12. Устройство по одному из пп.1 - 10, отличающееся тем, что каждая группа выходов антенного распределителя образована выходами активных многополюсников, входы которых являются входами антенного распределителя. 13. Устройство по одному из пп.1 - 10, отличающееся тем, что каждая группа выходов антенного распределителя частично образована выходами пассивных многополюсников и частично выходами активных многополюсников, входы которых являются входами антенного распределителя. 14. Устройство по одному из пп.1 - 10, отличающееся тем, что каждая группа выходов антенного распределителя частично образована выходами пассивных многополюсников, частично выходами активных многополюсников и частично выходами схем, в которых образуются линейные комбинации из сигналов антенн. 15. Устройство по одному из пп.1 - 14, отличающееся тем, что в каждой группе выходов антенного распределителя число выходов выбрано различным.