In dieser Arbeit wird ein Satellitenradio-Diversitysystem untersucht und aufgebaut, welches unter Verwendung mehrerer Antennensignale eine Empfangsverbesserung in Szenarien mit Mehrwegeausbreitung ermöglicht. Dieses Schalt-Phasen-Diversitysystem erlaubt die Auswahl und Überlagerung von Antennensignalen in einem einfachen Gesamtsystem, so dass nur ein Antennenkabel eine solche Diversity-Antenne mit einem Empfänger verbindet. Dabei erfolgt die Berechnung der optimalen Überlagerung alleine aus Pegelmesswerten. Besonderer Schwerpunkt der Arbeit ist neben der mathematischen Analyse der Randbedingungen der Einsetzbarkeit die Realisierung eines Demonstrators, welcher bei europäischen wie auch amerikanischen Satellitenradio-Frequenzen verwendbar ist. Dies wird erreicht durch die Verwendung von neu aufgebauten Phasenschiebern mit einstellbarem frequenzunabhängigem Phasenhub innerhalb einer relativen Bandbreite von nahezu 8 % sowie mit Hilfe einer Pegelmessschaltung, welche durch die Verwendung digitaler Signalverarbeitung flexibel reprogrammierbar und somit ohne Änderung der Hardware bei unterschiedlichen Unterbandstrukturen anwendbar ist. Aus der Analyse der Randbedingungen des zugrunde liegenden Diversity-Algorithmus erfolgt die Erstellung einer Systemspezifikation. Diese legt besonderes Augenmerk auf die erforderliche Pegelmessgenauigkeit zur Sicherstellung einer konstruktiven Signalüberlagerung. Des Weiteren werden Fehlerkorrekturmaßnahmen vorgestellt und implementiert, welche bei real aufgebauten Systemen unvermeidbare Fehlergrößen reduzieren. Zahlreiche Messungen mit aufgezeichneten Satellitensignalen belegen die eindrucksvolle Reduzierung der Signalausfallzeiten mit Hilfe des Diversitysystems. Dies wird mit demselben Hardwaredemonstrator sowohl für das europäische, als auch für das amerikanische Satellitenradioband gezeigt. Auch die Wirksamkeit der Fehlerkorrekturmaßnahmen wird messtechnisch belegt. Die erarbeitete Spezifikation des Diversity-Systems wird schließlich angewandt zur Erstellung und Untersuchung eines Blockschaltbilds für einen integrierten Diversity-Schaltkreis. Berechnungen der erwarteten Linearität, der Rauschzahl und des Gewinns dieses integrierten Schaltkreises zeigen dessen Einsetzbarkeit in kompakten Diversity-Antennen.
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In dieser Arbeit wird ein Satellitenradio-Diversitysystem untersucht und aufgebaut, welches unter Verwendung mehrerer Antennensignale eine Empfangsverbesserung in Szenarien mit Mehrwegeausbreitung ermöglicht. Dieses Schalt-Phasen-Diversitysystem erlaubt die Auswahl und Überlagerung von Antennensignalen in einem einfachen Gesamtsystem, so dass nur ein Antennenkabel eine solche Diversity-Antenne mit einem Empfänger verbindet. Dabei erfolgt die Berechnung der optimalen Überlagerung alleine aus Pege...
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Übersetzte Kurzfassung:
In this thesis an antenna diversity system for the reception of satellite radio signals is analyzed and a hardware demonstrator is constructed. This diversity system allows for the significant improvement of audio availability in severe multipath fading scenarios by means of switching and superposition of antenna signals. Due to the simplicity of the diversity circuit it only requires a single rf-cable to connect the diversity antenna module to the receiver. The optimal superposition is calculated solely from level measurement results. Emphasis is put on the mathematical analysis of the properties and constraints of the diversity algorithm as well as on the realization of a hardware demonstrator. This system demonstrator allows for the optimization of satellite signals in the European as well as in the American satellite radio frequency band. In order to achieve this phase-shifters with a switchable frequency-independent phase-shift over a relative bandwidth of almost 8 % have been created as well as an easily reprogrammable level detection circuitry using digital signal processing for level measurements of different sub-band structures. Results from the analysis of the diversity algorithm are used to create a system specification particularly with respect to the level detection accuracy so that a constructive superposition of antenna signals is ensured. Furthermore correction algorithms are presented and implemented which correct unavoidable remaining imperfections of realized hardware systems. A multitude of measurements is presented to proof the significant reduction of audio mutes achieved with the same diversity system demonstrator in both European and American satellite radio bands. Also the effectiveness of the presented correction algorithms is shown with such measurements. The designed system specification is applied to create and analyze a block diagram of an integrated diversity circuit. Calculations of the expected linearity, noise figure, and gain of the integrated circuit show its applicability in compact diversity antennas.
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In this thesis an antenna diversity system for the reception of satellite radio signals is analyzed and a hardware demonstrator is constructed. This diversity system allows for the significant improvement of audio availability in severe multipath fading scenarios by means of switching and superposition of antenna signals. Due to the simplicity of the diversity circuit it only requires a single rf-cable to connect the diversity antenna module to the receiver. The optimal superposition is calculat...
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