UKW-Sender für ein Verkehrsrundfunkübertragungssystem

Abstract

 Bei Verkehrsfunksendern wird der von diesen ausgestrahlte 57-kHz-Hilfsträger der Amplitude mit der Bereichskennung moduliert. Durch Absenkung des Modulationsgrades während der Dauer der Verkehrsdurchsagen wird eine neue Möglichkeit zur Erkennung solcher Durchsagen gewonnen.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Seit einigen Jahren werden innerhalb des deutschen UKW-Rundfunk- netzes und auch in benachbarten Ländern von Zeit zu Zeit Verkehrs- nachrichten ausgesendet. Die Verkehrsfunksender, die solche Nach- richten mehr oder weniger regelmäßig ausstrahlen, sind durch einen zusätzlich zur Nutzmodulation ausgestrahlten 57-kHz-Hilfsträger gekennzeichnet, der bei Stereo-Sendern als dritte Vielfache des 19- kHz-Stereo-Pilottons synchron mit diesem ausgestrahlt wird. Dabei ist der 57-kHz-Hilfsträger mit dem Pilotton phasenstarr verkoppelt wobei die Nulldurchgänge in der gleichen kichtung erfolgen. Dieser Hilfsträger dient zugleich auch zur Übertragung zusätzlicher Informationen - auch Kennungen genannt - die als Amplituden-Modulation dem Hilfsträger aufgeprägt sind. (DBP 20 51 034)

[0002] Eine dieser Kennungen wird zusammen mit der Durchsage der Verkehrs- nachricht ausgestrahlt. Sie zeigt also an, daß während ihrer Aus- strahlung über den UKW-Sender eine Nachricht zur Verkehrslage verbreitet wird, und wird daher auch kurz Durchsagekennung (DK) genannt. Die Durchsagekennung besteht aus einem sehr schmalen Frequenzband bei 125 Hz, welches den Hilfsträger mit 30 % seiner Amplitude moduliert.

[0003] Mit dieser Durchsagekennung werden in einem für das System bestimmten Empfänger über einen 57-kHz-Detektor und einen Amplituden- Demodulator Umschalteinrichtungen in der NF-Stufe gesteuert; sei es z. B. zur Anhebung der Lautstärke während der Durchsage oder wenn der Empfänger stummgeschaltet ist zur Aufhebung der Stummschaltung oder bei kombinierten Radio-Cassetten-Recordern auch zur Umschaltung von der Cassettenwiedergabe auf Wiedergabe der Ver- kehrsnachricht, wenn diese beginnt und zur Zurückschaltung auf Cassettenwiedergabe, wenn die Durchsage beendet ist.

[0004] Eine weitere vom Hilfsträger übertragene Information dient der Kennzeichnung von Verkehrsfunkbereichen. Alle UKW-Verkehrsfunk- sender, die in einem bestimmten geographischen Gebiet liegen, sind durch eine einheitliche Kennung - kurz Bereichskennung (BK) - gekennzeichnet. Ihre Verkehrsnachrichten betreffen im wesentlichen dasselbe geographische Gebiet. Diese Bereichskennung moduliert die Amplitude des Hilfsträgers kontinuierlich zu 60 %. Die Bandbreite der einzelnen Bereichskennungen und deren Lage zueinander sind so gewählt, daß sich bei einer Güte von größer 20 eine Nachbarkanaldämpfung von größer 15 dB ergibt. Innerhalb des verfügbaren Frequenzbandes hat man 6 Bereichskennungen festgelegt, wobei sichergestellt ist, daß die Harmonischen der Kennungen zwischen die anderen Kennungen fallen. (DBP 22 40 941)

[0005] Während einer Verkehrsdurchsage ist der Hilfsträger somit von 2 Kennungen moduliert, nämlich mit der DK und der BK, außerhalb der Zeit der Verkehrsdurchsagen nur mit einer, der BK.

[0006] In Suchlaufempfängern kann man das Vorhandensein des 57-kHz-Hilfsträgers (SK) dazu ausnutzen, den Suchlauf nur bei Verkehrsfunksendern anhalten zu lassen. Da die 57 kHz die dritte Vielfache des 19-kHz-Pilottons sind, besteht die Gefahr, daß infolge von Nicht-Linearitäten im Sender oder Empfänger Oberwellen des 19-kHz-Pilottons und damit 57 kHz auch bei Nicht-Verkehrsfunksendern entstehen. Daher hat man in dem Detektor für den 57-kHz-Hilfsträger einen Hilfszweig vorgesehen, der den Detektorausgang erst freigibt, wenn ein weiterer Detektor das Vorhandensein der Bereichskennung anzeigt. (DBP 25 33 946)

[0007] In einer neueren Schaltung wird auch der Modulationsgrad des Hilfsträgers durch die Bereichskennung gemessen und bei Feststellung des richtigen Modulationsgrades von 60 % das Verweilen des Such- laufs auf dem Verkehrsfunksender freigegeben wird.

[0008] Dieses Verkehrsfunkssystem arbeitet in weiten Empfangsbereichen zur vollen Zufriedenheit. Doch zeigten sich unter erschwerten Empfangsbedingungen häufiger Fehlschaltungen bei der Auswertung der Durchsagekennung. So tritt z. B. durch Mehrwegeempfang öfter eine Modulation des 57-kHz-Hilfsträgers auf, die eine Durchsagekennung vortäuschen kann und damit falsche Umschaltungen in der NF-Stufe bewirkt.

Aufgabe und Lösung

[0009] Es stellt sich von daher die Aufgabe, die Erkennbarkeit der Durchsagekennung DK zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Mitteln gelöst.

Vorteile der Erfindung

[0010] Diese Mittel schaffen eine zweite Kenngröße zur Erkennung einer Durchsage, die im Empfänger entweder selbständig oder zusammen mit dem bisher als Durchsagekennung verwendeten Frequenzband ausgewertet werden kann.

[0011] Die Absenkung des durch die erste, die Bereichskennung BK hervorgerufenen Modulationsgrades des Hilfsträgers, z. B. von 60 % auf 30 %, ergibt überdies die Möglichkeit, den Modulationsgrad des Hilfsträgers durch die zweite, die Durchsagekennung DK von 30 % auf 60 % zu erhöhen. Dadurch wird auch die Erkennbarkeit dieser Durchsagekennfrequenz erhöht.

Beschreibung

[0012] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das Prinzip eines UKW-Senders in einem Blockschaltbild

Figur 2 das Prinzip eines Modulators für den 57-kHz-Hilfsträger im Blockschaltbild

Figur 3 ein detailliertes Blockschaltbild eines Modulators

Figur 4 verschiedene Modulationsgrade eines höherfrequenten Trägers mit einem niederfrequenten Signal

Figur 5 den erfindungsgemäßen Modulationsgrad des höherfrequenten Trägers als Funktion der Zeit

[0013] In dem in Figur 1 dargestellten HF-Generator 1 wird die Trägerfrequenz des Senders erzeugt. In einem Frequenzmodulator 2 wird diese Trägerfrequenz mit der breitbandigen Nutzmodulation in der Frequenz moduliert. In einem Leistungsverstärker 3 wird der frequenzmodulierte Träger verstärkt und über die Antenne 4 abgestrahlt.

[0014] Bei einem sog. Verkehrsfunksender enthält die Nutzmodulation des Trägers u. a. einen 57-kHz-Hilfsträger, der einerseits mit weiteren Informationen, d. h. Kennungen, in der Amplitude moduliert ist, andererseits mit dem 19-kHz-Stereopilotton synchronisiert ist, und zwar phasenstarr mit Nulldurchgängen in gleicher Richtung.

[0015] Der in der Nutzmodulation enthaltene Hilfsträger wird in dem in Figur 2 dargestellten 57-kHz-Generator 5 erzeugt und in dem Amplitudenmodulator 6 mit den Kennungen in der Amplitude moduliert. In einer Addierstufe 7 wird der amplitudenmodulierte 57-kHz-Hilfsträger mit der übrigen Nutzmodulation des Senders vereinigt. Dieses Signal wird dann dem Frequenzmodulator 2 des Senders zugeführt.

[0016] Der Amplitudenmodulator 6 hat zwei Modulationseingänge BK, DK für zwei verschiedene Kennungen. Wie bereits erwähnt, ist die erste Kennung BK dem Sendebereich zugeordnet, während die zweite Kennung DK der Durchsage einer Verkehrsmeldung, zugeordnet ist.

[0017] Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden beide Kennungen durch ganzzahlige Teilung aus der Hilfsträgerfrequenz gewonnen, so daß die Kennungen aus Frequenzbändern mit extrem geringer Bandbreite bestehen. Die Teilungsverhältnisse sind derart gewählt, daß die zweite Kennung oberhalb der zweiten Vielfachen ; der Netzfrequenz liegt.

[0018] Die beiden erforderlichen Teiler 8, 9 sind über Schaltstufen 10, 11 mit den jeweiligen Eingängen des Modulators 6 verbunden. Beide Schaltstufen werden synchron geschaltet und sind willkürlich bedienbar. Die Schaltstufe 10 enthält funktionsmäßig nur einen Einschalter, während die Schaltstufe 11 funktionsmäßig einen schaltbaren Spannungsteiler mit gleichen Widerstandswerte Ro der beiden Teilwiderstände 12, 13 bildet, der die Ausgangsspannung des Teilers 9 halbiert. Die Ausgangssignale der beiden Teiler 8, 9 sind untereinander so auf die Amplitude des 57-kHz-Generators abgestimmt, daß jeder für sich den gleichen Modulationsgrad - nämlich 60 % - des Hilfsträgers bewirkt, so daß in dem hier dargestellten ersten Schaltzustand, wenn nur das Ausgangssignal des Teilers 9 am zugehörigen Eingang BK des Amplitudenmodulators 6 liegt, die Amplitude des 57-kHz-Hilfsträgers allein durch die BK mit einem Modulationsgrad von 60 % moduliert wird und daß im zweiten Schaltzustand, wenn die Ausgangssignale beider Teiler 8, 9 dem Amplitudenmodulator 6 zugeführt werden, der Modulationsgrad des 57-kHz-Hilfsträgers durch die erste Kennung BK halbiert wird und nur noch 30 % beträgt, während der Modulationsgrad des 57-kHz-Hilfsträgers durch die zweite Kennung DK 60 % beträgt, beide Kennungen zusammen also die Ampli- tude des Hilfsträgers zu 90 % modulieren und in dieser Hinsicht mit dem bereits bestehenden Verkehrsfunksystem übereinstimmen. Die durch den Teiler 9 erzeugte Bereichskennung BK ist in jedem Verkehrsbereich eine andere. Bei einer ausreichenden Anzahl von verfügbaren Bereichskennungen BK kann man jeder Sendestation eine eigene BK zuordnen. Die Verschiedenheit der BK von Bereich zu Bereich bzw. von Station zu Station ist im Teiler durch den Pfeil angedeutet.

[0019] Durch einen Wahlschalter 14 kann man das Teilungsverhältnis im Teiler 8 variieren und z. B. für Durchsagen in verschiedenen Sprachen in einem mehrsprachigen Land verschiedene Kennungen DK wählen. Nach den vorliegenden Untersuchungen können die zweiten Kennungen DK frequenzmäßig an den Frequenzbereich der unteren Grenzfrequenz der Durchsagen anschließen. Eine der zweiten Kennungen DK kann so durchaus bei 170 Hz liegen.

[0020] Man kann aber aucn Programmarten verschiedenen Inhalts, z. B. Ver- _Kehrsnachrichten, allgemeine Nachrichten und Sportnachrichten jeweils eine eigene DK zuordnen, die mit dem Wahlschalter entsprechend aer laufenden Programmart einzuschalten ist.

[0021] In Figur 3 ist ein etwas detaillierteres Blockschaltbild des Modulators 6 wiedergegeben. Danach ist dem 57-kHz-Generator, der als Phase-Locked-Loop (PLL) ausgebildet ist, d. h. aus einem spannungsgesteuerten Oszillator 15, einem Phasendetektor 16 und einem Tiefpaß 17 besteht, eine 57-kHz-Referenzquelle vorgeschaltet, welche bei Mono-Sendern an einen 57-kHz-Quarz 18, bei Stereo-Sendern aus einem Dreifach-Multiplikator 19 für den 19-kHz-Stereo- pilotton besteht, welch letzterem ein Phasenschieber 20 nachgeschaltet ist, um die Nulldurchgänge beider Amplituden in gleiche Richtung zu bringen.

[0022] Das Ausgangssignal der 57-kHz-Referenzquelle wird im Phasendetektor 16 mit dem Ausgangssignal des Oszillators 15 verglichen. Mit dem eventuellen Korrektursignal am Ausgang des Phasendetektors 16 wird über den Tiefpaß 17 der Oszillator 15 nachgeregelt.

[0023] Das Oszillatorsignal wird in zwei digital arbeitenden Teilern 8 und 9 mit variablem Teilerverhältnis wie bereits erwähnt, heruntergeteilt. Für die DK-Teilerstufe 8' z. B. ist die Wahl zwischen drei Teilerverhältnissen möglich, für die BK-Teilerstufe 9' ist die Voreinstellung auf eines von zehn Teilerverhältnissen vorgesehen, und zwar sind für die DK-Teilerstufe 8' die Teilerverhältnisse 21, 23 und 25 wählbar, für die BK-Teilerstufe 9' die Voreinstellung auf eines der Teilerverhältnisse 150, 126, 102, 90, 78, 66, 56, 47, 36 und 29. Solche Teilerstufen 8', 9' finden sich z. B. im Motorola-Halbleiter-Handbuch, 2. Ausgabe 1974, Fi^g. 4.⁶⁴.

[0024] Beiden Teilerstufen 8' und 9' ist je ein Modulo-16-Teiler 21, 22 nachgeschaltet, auf den in beiden Zweigen ein Treppenspannungsgenerator 23, 24 folgt, dessen Ausgangssignal jeweils über einen Tiefpaß 25, 26 geleitet wird. Der Treppenspannungsgenerator 23 erzeugt zusammen mit dem Tiefpaß 25 aus der digitalen Ausgangsfrequenz der Teilerstufe 21 in bekannter Weise (DAS 25 15 660) wieder eine Sinusschwingung, so daß am Ausgang des Tiefpasses 25 dann die durch das gewählte Teilerverhältnis bestimmte DK entweder 169,7 Hz, 154,9 Hz oder 142,5 Hz abnehmbar ist. Während der Treppenspannungsgenerator 24 zusammen mit dem Tiefpaß 26 aus dem digitalen Ausgangssignal der Teilerstufe 22 in gleicher Weise eine der folgenden Frequenzen zur Verfügung stellt: 23,75 Hz, 28,27 Hz, 34,93 Hz, 39,58 Hz, 45,67 Hz, 53,98 Hz, 63,61 Hz, 75,8 Hz, 98,96 Hz und 122,85 Hz.

[0025] Auf die Tiefpäße folgen die bereits erwähnten Schaltstufen 10 und 11, die von einem Einschaltverstärker 27 gesteuert werden, der dem Wahlschalter 14 nachgeschaltet ist. Bei Betätigung des Wahlschalters 14 unmittelbar vor einer Durchsage wird somit gleichzeitig das Teilerverhältnis bestimmt und die beiden Schaltstufe 10, 11 geschaltet. Die Schaltstufen 10, 11 umfassen in beiden Zweigen Trennverstärker 28, 29, damit das Ausgangssignal der Schaltstufe durch die nachfolgende Schaltung nicht belastet wird. Diese Trennverstärker werden so eingeregelt, daß der Hilfsträger durch deren Ausgangssignal jeweils zu 60 % in der Amplitude moduliert wird, wenn das volle Ausgangssignal des vorausgehenden Tiefpasses am Eingang anliegt.

[0026] Wie bereits erwähnt, wird mittels der Schaltstufe 11 der Modulationsgrad des Hilfsträgers durch die BK halbiert. Diese Absenkung des Modulationsgrades des Hilfsträgers durch die BK von 60 % auf 30 % erfolgt synchron mit der Einschaltung der DK, die ihrerseits den Hilfsträger zu 60 % moduliert.

[0027] Die beiden Ausgangssignale der Trennverstärker werden in einer Addierstufe 30 zusammengeführt und deren Ausgangssignal wird auf einen Steuereingang des Modulators 6 gegeben, während an dem Haupteingang des Modulators 6 das Ausgangssignal des 57-kHz-Generators 5 anliegt. Der so modulierte 57-kHz-Hilfsträger wird in einem Einmischverstärker 31 der Nutzmodulation MPX des Senders überlagert und von dort auf den Modulator 2 des UKW-Trägers gegeben.

[0028] Das Ausgangssignal des Modulators 6 kann über ein wahlweise anschließbares Meßgerät 32 beobachtet werden, bei der Fertigung der Schaltung läßt sich mit diesem Meßgerät die Einregelung des Modulationsgrad des Hilfsträgers durch BK und DK, d. h. die Einstellung des Verstärkungsgrades der Trennverstärker 28, 29 überwachen.

[0029] In Figur 4 sind verschiedene Modulationsgrade eines höherfrequenten Trägers mit einem niederfrequenten Signal dargestellt. Diese Dar- stellung ist der "Großen Rundfunkfibel" von F. Bergtold, 11. Auflage, entnommen.

[0030] Es steh t im Rahmen der Erfindung natürlich auch die Wahl dieser oder anderer Modulationsgrade frei, wie auch anderer Verhältnisse der Modulationsgrade untereinander und der Modulationsgradabsenkung.

[0031] In Figur 5 ist der erfindungsgemäß wechselnde Modulationsgrad des Hilfsträgers als Funktion der Zeit nochmals schematisch angedeutet. Vor dem Zeitpunkt t₀, dem Beginn einer Programmart, die besonders gekennzeichnet ist, z. B. einer Verkehrsdurchsage, wird der 57-kHz-Hilfsträger allein mit der ersten Kennung, der Sende-Bereichs-oder -stations-Kennfrequenz, BK, von z. B. 54 Hz zu 60 % in der Amplitude moduliert, d. h. die Amplitude des Hilfsträgers schwankt zwischen 40 % und 160 % ihres unmodulierten Wertes. Zum Zeitpunkt t₀ wird die Programmart- oder Durchsagekennung DK eingeschaltet. Durch die Synchronschaltung der Schaltstufen 10 und 11 sinkt der durch die BK hervorgerufene Modulationsgrad der Hilfsträgeramplitude auf 30 %, d. h. die hierdurch hervorgerufene Schwankung der Hilfsträgeramplitude liegt nunmehr nur noch zwischen 70 % und 130 % des un- modulierten Wertes, während sich dieser Modulation noch eine weitere Schwankung der Hilfsträgeramplitude mit der Durchsage- oder Programmartkennung DK überlagert, die ihrerseits den Hilfsträger mit 60 % moduliert, so daß die Hilfsträgeramplitude insgesamt zwischen 10 % und 190 % des unmodulierten Wertes oszilliert.

[0032] Zum Zeitpunkt t₁ sei die Durchsage beendet, cann werden beide Schaltstufen 10, 11 zurückgeschaltet, wodurch sich der erstbeschriebene Zustand wieder einstellt.

[0033] Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, während der Aussen- _dung einer bestimmten Programmart die Modulation des Hilfsträgers durch die Bereichs- oder Stationskennung (BK) vollständig auszuschalten und den Hilfsträger nur durch die dieser Programmart zu- geordnete DK zu modulieren und dann für die DK sogar einen Modulationsgrad von 90 % zu wählen.

Ansprüche

1. Für ein Rundfunkübertragungssystem bestimmter UKW-Sender, der mit einem Basisband frequenzmoduliert ist, welches einen 57-kHz-Hilfsträger umfaßt, und der während und/oder zwischen den Programmen zusätzlich Kennungen als Amplitudenmodulation des 57-kHz-Hilfsträger ausstrahlt, mit einem Amplitudenmodulator für den 57-kHz-Hilfsträger, der zwischen den Programmen diesen Hilfsträger zu mehr als 50 % mit einer ersten, dem Sendebereich oder der -station zugeordneten Bereichskennung (BK) und während bestimmter Programmarten diesen Hilfsträger mit einer zweiten der Programmart zugeordneten Kennung (DK) in der Amplitude moduliert, wobei der Gesamtmodulationsgrad des Hilfsträgers während der Dauer der bestimmten Programme 90 % im wesentlichen nicht übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (6) den Hilfsträger während der Dauer der bestimmten Programme mit der ersten Kennung (BK) mit einem verringerten Modula- ti_onsgrad moduliert.

2. UKW-Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verringerte Modulationsgrad des Hilfsträgers durch die erste Kennung (BK) ^< 50 % ist.

3. UKW-Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verringerte Modulationsgrad des Hilfsträgers durch ; die erste Kennung (BK) 50 % des unverminderten Modulations- grades beträgt.

4. UKW-Sender nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (6) den Hilfsträger während der Dauer der bestimmten Programme mit der zweiten Kennung (DK) mit einem Modulationsgrad von > 40 % moduliert.

5. UKW-Sender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (6) den Hilfsträger während der Dauer der bestimmten Programme mit der ersten Kennung (BK) zu 30 % und mit der zweiten Kennung (BK) zu 60 % moduliert.

6. UKW-Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei den beiden Kennungen (BK, DK) zugeordnete Teiler (8, 9), welche die ihnen zugeordneten Kennungen durch ganzzahlige Teilung aus der Frequenz des Hilfsträgers ableiten.

7. UKW-Sender nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiler (8, 9) aus Teilerstufen (8', 9') mit wählbaren Teilerverhältnissen und diesem jeweils nachgeschalteten Modulo-16-Teilern (21, 22) bestehen und daß jedem Modulo-16-Teiler ein Treppenspannungsgenerator (23, 24) und ein Tiefpaß (25, 26) in Serie nachgeschaltet sind.

8. UKW-Sender nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerverhältnisse des DK-Teilers (8) so vorgegeben sind, daß die zweiten Kennungen (DK) im Frequenzbereich oberhalb der zweiten Vielfachen der Netzfrequenz liegen.

9. UKW-Sendern nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerverhältnisse des DK-Teilers (8) so vorgegeben sind, daß die zweiten Kennungen (DK) an den Frequenzbereich der unteren Grenzfrequenz der Programmarten anschließen.

10. UKW-Sender nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerverhältnisse für beide Teiler (8, 9) so vorgegeben sind, daß höhere harmonische Frequenzen der ersten Kennungen (BK) zwischen den zweiten Kennungen (DK) liegen.

11. UKW-Sender nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerverhältnisse des DK-Teilers (8) so vorgegeben sind, daß eine der zweiten Kennungen (DK) bei 142 Hz liegt.

12. UKW-Sender nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerverhältnisse des DK-Teilers (8) so vorgeben sind, daß eine der zweiten Kennungen (DK) bei 170 Hz liegt.

13. UKW-Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teiler (8, 9) über eine Schaltstufe (10, 11) mit einem zugeordneten Eingang (DK, BK) einer Addierstufe (30) verbunden ist, daß jede Schaltstufe (10, 11) einen Trennverstärker (28, 29) enthält, dessen Aus- gangssignal den Hilfsträger zu 60 % in der Amplitude modu- liert, daß die dem Teiler für die erste Kennung (BK) folgende Schaltstufe (10) einen Spannungsteiler umfaßt, der dem Eingang des Trennverstärkers vorgeschaltet ist und aus zwei gleichen Widerständen (12, 13) aufgebaut ist, während die andere Schaltstufe (11) einen Einschalter umfaßt, und daß beide Schaltstufen (10, 11) synchron steuerbar sind.

Zeichnung