DE1541660A1

DE1541660A1 - Filter arrangement for generating a residual sideband signal with a Nyquist edge

Info

Publication number: DE1541660A1
Application number: DE19661541660
Authority: DE
Inventors: Schneider Dr Wolfgang
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1966-09-07
Filing date: 1966-09-07
Publication date: 1970-10-22

Description

"Filteranordnung zur Erzeugung eines Restseitenbandsignals mit Nyquistflankg" Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung zur Erzeugung eines Restseitenbandsignals mit Nyquistflanke."Filter arrangement for generating a residual sideband signal with Nyquistflankg" The invention relates to a filter arrangement for generating a residual sideband signal with Nyquist flank.

Es hat sich gezeigt, daß ein Restseitenbandsignal (RB-Signal) der Trägerfrequenz als Summe aus einem amplitudenmodulierten Signal (AM-Signal) geringer Bandbreite und einem dagegen breitbandigen Einseitenbandsignal (EG-Signal) dargestellt werden kann. Möge STt) das AM-Signal und das EB-Signal sein, dann ist ein RB-Signal, Wenn ST(t) SH(t) und Sliq(t)@ Quadraturfunktion zu SH(t) ) reelle, niederfrequente Zeitfunktionen bedeuten.It has been found that a vestigial sideband signal (RB signal) of the carrier frequency can be represented as the sum of an amplitude-modulated signal (AM signal) with a low bandwidth and a broadband single sideband signal (EG signal). May STt) the AM signal and be the EB signal then is an RB signal, if ST (t) SH (t) and Sliq (t) @ quadrature function to SH (t)) mean real, low-frequency time functions.

Ferner hat sich gezeigt, daß die Quadraturfunktion SHQ(t) nur dann mit erträglichem Schaltungsaufwand physikalisch realisierbar ist, wenn die Funktion SH(t) in der Umgebung von der Frequenz Null keine Spektralkomponenten besitzt, wenn also SH(t) -wie durch den Index angedeutet- ein sogenanntes HochpaBsignal ist.It has also been shown that the quadrature function SHQ (t) only then can be physically implemented with tolerable circuitry if the function SH (t) has no spectral components in the vicinity of frequency zero if thus SH (t) - as indicated by the index - is a so-called high pass signal.

Von diesem Sachverhalt ausgehend findet man für die Aufbereitung eines solchen RB-Signals im wesentlichen zwei Systeme, die nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert werden. Bei der bekannten Anordnung gemäß Figur 1 wird das niederfrequente Signal S(t), das die Nachricht enthalte, zunächst in der Modulationseinrichtung Ni amplitudenmoduliert. Das entstehende AM-Signal S(t) wird durch eine Weiche, die aus der Parallelschaltung eines schmalen Bandpasses BP und einer Bandsperre BS symmetrisch zur Trägerfrequenz besteht, in die beiden AM-Signale ST(t) und SH(t) geteilt. Da das AM-Signal SH(t) in der unmittelbaren Umgebung der Trägerfrequenz laut Voraussetzung keine Spektralkomponenten besitzt, ist es einfach, durch ein reales Einseitenbandfilter EH das EB-Signal zu bilden und daraus durch additive Überlagerung mit das gesuchte RB-Signal yr $u gewinnen.On the basis of this fact, there are essentially two systems for processing such an RB signal, which are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2 of the drawing. In the known arrangement according to FIG. 1, the low-frequency signal S (t), which contains the message, is initially amplitude-modulated in the modulation device Ni. The resulting AM signal S (t) is made by a crossover, which consists of the parallel connection of a narrow bandpass filter BP and a bandstop filter BS symmetrically to the carrier frequency consists in the two AM signals ST (t) and SH (t) divided. Since the AM signal SH (t) in the immediate vicinity of the carrier frequency according to the prerequisite has no spectral components, it is easy to use a real single-sideband filter EH to generate the EB signal to form and from this by additive superimposition with win the wanted RB signal yr $ u.

Das System gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten dadurch, daß die Modulation mit dem Träger erst nach der Aufspaltung der Signale erfolgt und die Weiche sich somit nicht aus einem Bandpaß und ei- ner Bandsperre, sondern aus dem entsprechenden Tief- und Hochpaß (TP und HP) zusammensetzt, hinter dem jeweils ei- ne Modulationseinrichtung M liegt. Auf die dem Hochpaß HP zugeordnete Modulationseinrichtung M folgt dabei wieder ein reales Einseitenbandfil-uer '47-ß. Ziel der Erfindung ist es, eine Filteranordnung einzuge- ben, die ein Restseitenbandsignal mit Nyquistflanke erzeugt. Hierzu ist e8, wie nachstehend noch näher ausgeführt werden soll, erforderlich, daß sich die Übertragungsfunktionen der beiden Weichenpfade'zu einer Allpaß-Übertragungsfunktion algebraiseä addieren. Diese Bedingung wird allein durch Widerstandsreziprozität der beiden Weichenpfade in den Anordnungen gemäß Figuren 1 und 2 nicht erfüllt. Auch die aus der Literatur bekannten Weichen -einschließlich der sogenannten "strengen Weiche", wie sie g. B. aus der Zeitschrift: Telegraphen-, FeraspreobL-, Funk- und Fernsehtechnik, 28. Jahrgang, Heft 8, Aug. 1939, Seite 291 bis 344 durch den Aufsatz. "Weichenfilter" von H. Piloty bekannt ist, besitzen diese Eigenschaften in strengem Sinne nicht, weil sich die Übertragungsfunktionen ihrer Pfade nur im Sperr- bzw. Durchlaßbereich, aber nicht im Übergangsbereich, in dem die Spektren voneinander getrennt werden, zu einer Allpaßfunktion algebraisch addieren. Die erfindungsgemäße Filteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Weiche in der Modulationseinrichtung aus drei gleichen strengen Weichen in der Weise aufgebaut ist, daß der Eingang der ersten strengen Weiche am Eingang der Modulationseinrichtung liegt, daß ein Ausgang der ersten strengen Weite mit dem Eingang der zweiten und ein Ausgang mit der dritten strengen Reiche verbunden ist und daß der Eingang der ersten und die Ausgänge der zweiten und dritten strengen Weiche jeweils den gleichen Abschlußwiderstand aufweisen. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 3 und 4 der Zeichnung näher erläutert.The system according to FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 in that the modulation is carried out with the carrier takes place only after the splitting of the signals and the switch is thus not composed of a bandpass and bandstop egg ner, but from the corresponding high- and low (TP, and HP), is located behind the respective egg ne modulation means M. The modulation device M assigned to the high-pass filter HP is again followed by a real single sideband filter. The aim of the invention is to enter a filter arrangement which generates a residual sideband signal with a Nyquist edge. For this purpose, is to be executed as e8 in more detail below, requires that the transfer functions of the two Weichenpfade'zu an all-pass transfer function add up algebraiseä. This condition is not fulfilled solely by the reciprocal resistance of the two switch paths in the arrangements according to FIGS. 1 and 2. Also the points known from the literature - including the so-called "strict turnout", as they g. B. from the magazine: Telegraphen-, FeraspreobL-, Funk- und Fernsehtechnik, 28th year, issue 8, Aug. 1939, pages 291 to 344 through the article. "Crossover filter" by H. Piloty is known, do not have these properties in the strict sense, because the transfer functions of their paths only add algebraically to an all-pass function in the stop or pass band, but not in the transition area in which the spectra are separated from each other . The filter arrangement according to the invention is characterized in that the crossover in the modulation device is constructed from three identical strict crossovers in such a way that the input of the first strict crossover is at the input of the modulation device, that an output of the first strict width is connected to the input of the second and an output is connected to the third strict section and that the input of the first and the outputs of the second and third strict section each have the same terminating resistance. The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4 of the drawing.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filteranordnung; Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus Figur 3.FIG. 3 shows an embodiment of a filter arrangement according to the invention; FIG. 4 shows a section from FIG. 3.

Die erfindungsgemäße Filteranordnung in Figur 2 besteht aus drei gleichen, strengen Weichen 1112 W2, W3 mit einem konstanten Eingangswiderstand ö am Weichenscheitel. Sie ist im Ausführungsbeispiel so aufgebaut, daß sie die aus einem Hochpass und einem Tiefpass bestehende Weiche in der Anordnung gemäß Figur 2 ersetzen könnte. Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Figur 3 wird nachstehend anhand der für jede der drei Weichen Wi, W2, W3 gültigen, in Figur 4 dargestellten Betriebsschaltung ausführlich dargelegt: Besitzt jede der strengen Weichen W1a2.3, wie in der Betriebsschaltung nach Figur 4 gezeigt, an der Scheitelklemme den frequenzkonstanten, ohmschen Eingangswiderstand dann ist die erste Weiche W, in Figur 3, ebenso wie die Weichen W2 und W3 durch den Widerstand Ro, belastet. Haben ferner der Tief- und Hochpaßpfad jeder einzelnen Weiche in der Betriebsschaltung gemäß Figur 4 die Übertragungsfaktoren ergeben.sich somit die Übertragungsfunktionen der einzelnen Pfade in Figur 3 einfach als Produkte der übertragungsfakto-* ren gemäß Gleichung (2).The filter arrangement according to the invention in FIG. 2 consists of three identical, strict switches 1112 W2, W3 with a constant input resistance δ at the vertex of the switch. In the exemplary embodiment, it is constructed in such a way that it could replace the crossover consisting of a high-pass and a low-pass in the arrangement according to FIG. The mode of operation of the arrangement according to FIG. 3 is explained in detail below with reference to the operating circuit shown in FIG. 4 that is valid for each of the three points Wi, W2, W3: Has each of the strict points W1a2.3, as shown in the operating circuit according to FIG the apex terminal is the constant-frequency, ohmic input resistance then the first switch W, in FIG. 3, like the switches W2 and W3, is loaded by the resistance Ro. In addition, the low-pass and high-pass paths of each individual switch in the operating circuit according to FIG. 4 have the transfer factors The transfer functions of the individual paths in FIG. 3 thus result simply as products of the transfer factors according to equation (2).

Für den Tiefpaß der erfindungsgemäßen Schaltung in Figur 3 folgt demnach und für den Hochpaßpfad: Daß nun - wie zur Realisierung einer Nyquistflanke notwendig - die Summe von der Form ist: folgt aus der Tatsache, daß die Weichen W192" sogenanate strenge Weichen sind. Sie haben erstens die Eigenschaft, daß sich die Winkel cpT(w) und cpH(w) nur um ein ganzzahliges Vielfaches von n/2 voneinander unterscheiden. Sind die Wei- chen W1.2.3 vom Grade n (n = 'I, 2, 3, ...), gilt: Damit folgt für die Summe grmäß Gleichung (5) zunächst Zweitens ist bei der strengen Weiche die in den Abschlußwiderständen Ro verbrauchte Wirkleistung (Fig. 4) gleich der in die Weiche hineintlie-Benden Wirkleistung Es gilt daher: oder nach Division durch die rechte Seite: Besitzen somit die Teilweichen W'"23 ein gerades n, ist. die Summe von der verlangten Gestalt mit Das negative Vorzeichen, das sich in Gleichung (7) bei ungeraden n ergibt, bedeutet keine Einschränkung. Es erfordert lediglich eine weitere Vorzeichenumkehr in einem der beiden Systemzweige.Accordingly, it follows for the low-pass filter of the circuit according to the invention in FIG and for the high pass path: That now - as is necessary to realize a Nyquist flank - the sum of the form is: follows from the fact that the turnouts W192 "so-called strict points are. First, they have the property that the angles cpT (w) and cpH (w) are only an integer Differentiate multiples of n / 2 from one another. Are the white Chen W1.2.3 of degree n (n = 'I, 2, 3, ...), the following applies: Thus equation (5) initially follows for the sum Second, in the case of the strict crossover, the real power consumed in the terminating resistors Ro (Fig. 4) equal to the active power flowing into the switch The following therefore applies: or after dividing by the right side: Thus, if the partial switches W '"23 have an even n, is the sum of the required shape The negative sign that results in equation (7) for odd n does not imply any restriction. It only requires a further sign reversal in one of the two system branches.

Claims

P a t e n t a n s p r u c h Filter arrangement for generating a residual side amd signal with I3yquist flank, characterized in that the crossover in the modulation device consists of three strict points in such a way that the entrance of the first strict switch at the input of the modulation device is that an output of the first strict switch with the entrance of the second and an exit with the third strict switch is connected and that the input of the first and the outputs of the second and third strict points each have the same terminating resistance.