DE2544403C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Basisband-Entzerrung der differentiellen Phase und/oder der dynamischen differentiellen Verstärkung eines FM-Richtfunksystems - Google Patents

Description

differentielle Phase des Modulators und Demodulators, sowie die dynamische differentielle Verstärkung des gesamten FM Richtfunksystems üblicherweise nicht entzerrt. Dies bedeutet, daß die nicht korrigierten Verzerrungen mühevoll vermidert und dauernd auf erträglichen Werten gehalten werden müssen.
■ In frequenzmodulierten Systemen tragen zur differentieilen Phasenverzerrung und dynamischen differentiellen Verstärkungsverzerrung neben den Stromkreisen des Radiokanals auch die Modulator- und Demodulatorstromkreise bei. Das Entstehen der Zwischenmodulationsprodukte der differentiellen Phasenverzerrung und der dynamischen Differntialverstärkungsverzcrrung bei Modulator- und Demodulatorstromkreisen kann nicht so einfach und veranschaulichend gedeutet werden wie im Falle eines Radiokanals, da das Entstehen der Verzerrungsprodukte nicht in einem eindeutigen Zusammenhang mit den separat gut meßbaren Charakteristiken der MODEM-Stromkreise steht Es ist jedoch als ein wesentliches Merkmal zu betrachten, daß das Zwischenmodulationsspektrum der in den MODEM-Stromkreisen entstandenen differentiellen Phasenverzerrung und der dynamischen differentiellen Verstärkungsverzerrung mit dem Spektrum der in dem Radiokanal entstandenen Verzerrungen gleichen Typs übereinstimmt. Die in den MODEM-Stromkreisen und in dem Radiokanal entstandenen Zwischenmodulationsprodukte gleicher Spektrumsverteilung werden spannungsadditiv summiert

Im Sinne der gegenwärtigen Praxis der frequenzmodulierten Systeme werden zur Korrektur der nichtlinearen Grundbandverzerrungen ausschließlich Laufzeitkorrektoren angewendet. Mit Hilfe solcher Stromkreise kann nur die durch die Charakteristik der Laufzeit des Radiokanals direkt erzeugte, nichtlineare Verzerrung korrigiert werden; d. h. die Laufzeitkorrektorstromkreises sind zum Ausgleich der differentiellen Phasenverzerrung geeignet.

Nach der gegenwärtigen Praxis werden zur Verminderung der dynamischen differentiellen Verstärkungsverzerrung vor jedem einzelnen wichtigen, über eine AM/PM-Konversion verfügenden Stromkreis des Radiokanals separate Laufzeitkorrektoren eingesetzt, wodurch vor den über eine AM/PM-Konversion verfügende Stromkreisen das Entstehen einer additiven Amplitudenmodulation verhindert wird. Dieses Verfahren ist in dem Artikel »Microwave Transmitter and Receiver«, The Bell System Technical Journal, S. 1189 — 1225,7/1968 - R. M. Jensen et al. beschrieben.

Für die Korrektur der differentiellen Phasenverzerrung und der dynamisctien differentiellen Verstärkungsverzerrung werden gegenwärtig keine separaten Korrektoren angewendet.

Der Nachteil der gegenwärtigen Praxis besteht vom Standpunkt der konstruktiven Gestaltung der Vo-richtungen und deren Betrieb darin, daß die Anwendung zahlreicher Laufzeitkorrektoren unwirtschaftlich und die Einstellung derselben schwierig ist.

Die gegenwärtig angewendete Lösung ist hinsichtlich der Übertragungsqualität von begrenztem Wert, da infolge des unvermeidlichen Restfehlers der im Radiokanal angewendeten, zahlreichen Laufzeitkorrektoren weder die differentielle Phasenverzerrung noch die dynamische differentielle Verstärkungsverzerrung entsprechend vermindert werden können. Daneben erhöht die Verzerrung der unkorrigierten MODEM-Strom-, kreise die nichlineare Grundbandverzerrung des frequenzmodulierlen Systems.

Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, daß die differentielle Phase und die dynamische differentielle Verstärkung eines FM-Richtfunksystems nicht nur die übliche Trägerfrequenz-Entzerrer im Radiokanal, sondem auch durch einen Basisband-Entzerrer nach dem Demodulator entzerrt werden können. Da dieser Basisband-Entzerrer nicht nur die differentielle Phase, sondern auch die dynamische differentielle Verstärkung korrigiert, ferner auch die Verzerrungen des Modulators und Demodulators erfaßt, wird die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Entzerrung wesentlich höher, als diejenige des üblichen Trägerfrequenz-Entzerrers. Die Entzerrung im Basisband wird durch die Tatsache ermöglicht, das die Basisbandspektrum-Prouukte des Signals am Basisband-Ausgang des FM-Richtfunksystems aus zwei Teilen bestehen: von nützlichen Spektrum-Produkten, entsprechend dem übertragenen Basisband-Signal, und von unerwünschten Klirrspektrum-Produkten, hervorgerufen durch die differentielle Phasenverzerrung und die dynamische differentielle Verstärkungsverzerrung des FM-Richtfunksystems.

Die Erfindung gründet sich auf die weitere Erkenntnis, daß die erforderlichen Kompensationsspektrum-Produkte durch Potenzierung und Differenzierung erzeugt werden können.

Gegründet auf diese Erkenntnisse liegt die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens und einer Schaltungsanordnung zur Basisband-Entzerung der differentiellen Phase und dynamischen differentiellen Verstärkung eines FM Richtfunksystems derart, daß die erwähnten unerwünschten Klirrspektrum-Produkte durch eine Kompensation vermindert werden.

Zur Lösung der erwähnten Aufgabe werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Basisband-Ent-2errung der differentiellen Phase und/oder dynamischen differentiellen Verstärkung von FM-Richtfunksystemen von dem am Basisband-Ausgang erscheinenden, zu entzerrenden, aus nützlichen Spektrum-Produkten und unerwünschten Klirrspektrum-Produkten bestehenden Basisbandspektrum- Produkten durch Potenzierung statische Korrektionsspektrum-Produkte erzeugt, ferner werden von diesen Spektrum-Produkten zur Entzerrung der differentiellen Phase durch einfache Differenzierung, zur Entzerrung der dynamischen differentiellen Verstärkung durch zweifache Differenzierung geformte Korrektionsspektrum-Produkte gebildet und durch geeignete Einstellung deren Pegel und Polarität kompensierende Korrektionsspektrum-Produkte erzeugt und schließlich werden durch Summierung dieser kompensierenden Korrektionsspektrum-Produkte mit den erwähnten Basisbandspektrum-Produkten die erwähnten unerwünschten Klirrspektrum-Produkte vermindert, und somit korrigierte Basisbandspektrum-Produkte erzeugt.

Zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe hat die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zwei Varianten, je nachdem, ob das erfindungsgemäße Verfahren zur Entzerrung der differentiellen Phase (Anspruch 2) oder zur Entzerrung der dynamischen differentiellen Verstärkung (Anspruch 3) angewendet wird. Für die Basisband-Entzerrung der differentiellen Phase wird das erfindungsgemäße Verfahren durch die Schaltungsanordnung der Fi g. 1 realisiert. Diese Schaltungsanordnung besteht aus einem nichtlinearen Stromkreis N, aus einem differenzierenden Stromkreis D, aus einem regelbaren Verstärker A und aus einem summierenden Stromkreis S. An die Eingangsklemme IN der Schaltungsanordnung ist einerseits der erste Eingang 1

des summierenden Stromkreises S, andererseits der Eingang des nichtlinearen Stromkreises N angeschlossen, der Ausgang des letzteren ist an den Eingang des differenzierenden Stromkreises D angeschlossen, dessen Ausgang den Eingang des regelbaren Verstärkers A speist. Der Ausgang dieses Verstärkers ist an den zweiten Eingang 2 des summierenden Stromkreises S angeschlossen, und schließlich ist der Ausgang dieses Stromkreises mit dem Ausgang OUTder Schaltungsanordnung verbunden.

Für die Basisband-Entzerrung der dynamischen differentiellen Verstärkung wird das erfindungsgemäße Verfahren durch die Schaltungsanordnung der F i g. 2 realisiert Diese Schaltungsanordnung besteht aus dem nichtlinearen Stromkreis N, aus zwei differenzierenden Stromkreisen Di und D 2, aus dem regelbaren Verstärker A und aus dem summierenden Stromkreis S. An die Eingangsklemme IN der Schaltungsanordnung ist einerseits der erste Eingang 1 des summierenden Stromkreises S, anderseits der Eingang des nichtlinearen Stromkreises N angeschlossen, der Ausgang des letzteren ist an den Eingang der in Kaskade geschalteten differenzierenden Stromkreis D 1 und D2 angeschlossen, der Ausgang des zweiten differenzierenden Stromkreises D 2 speist den Eingang des regelbaren Verstärkers, der Ausgang dieses Verstärkers ist an den zweiten Eingang 2 des summierenden Stromkreises S angeschlossen, und schließlich ist der Ausgang dieses Stromkreises mit dem Ausgang OUTder Schaltungsan-

1" Ordnung verbunden.

Zum Schluß sei noch erwähnt, daß durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Schaltungsaufwand und die Wartung der FM-Richtfunksysteme vereinfacht und die Qualitätsparameter der Übertragung verbessert werden können. Diese Qualitätsverbesserung kann dann entweder durch Verminderung der Senderleistungen oder durch Erhöhung der Übertragungskapazität verwertet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Basisband-Entzerrung der differentiellen Phase und/oder der dynamischen differentiellen Verstärkung eines FM-Richtfunksystems, dadurch gekennzeichnet, daß von den am Basisband-Ausgang des FM-Richtfunksystems erscheinenden, zu entzerrenden, aus nützlichen Spektrum-Produkten und unerwünschten Klirrspektrum-Produkten bestehenden Basisbandspektrum-Produkten durch Potenzierung statische Korrektionsspektrum- Produkte erzeugt werden, ferner daß von diesen Spektrum-Produkten zur Entzerrung der differentiellen Phase durch einfache Differenzierung, zur Entzerrung der dynamischen differentiellen Verstärkung durch zweifache Differenzierung geformte Korrektionsspektrum-Produkte gebildet und durch geeignete Einstellung deren Pegel und Polarität kompensierende Korrektionsspekirum-Produkte erzeugt werden, und schließlich daß durch Summierung dieser kompensierenden 'Korrektionsspektrum-Produkte mit den erwähnten Basisbandspektrum-Produkten die erwähnten unerwünschten Klirrspektrum-Produkte vermindert, und somit korrigierte Basisbandspektrum-Produkie erzeugt werden.

2. Schaltungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zur Basisband-Entzerrung der differentiellen Phase eines FM-Richtfunksystems, enthalten einen nichtlinaren Stromkreis, einen differenzierenden Stromkreis, einen regelbaren Verstärker und einen summierenden Stromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingangsklemine (IN) der Schaltungsanordnung einerseits der erste Eingang (1) des summierenden Stromkreises (S), anderseits der Eingang des nichtlinearen Stromkreises (N) angeschlossen sind, ferner daß der Ausgang des letzteren an den Eingang des differenzierenden Stromkreises (D) angeschlossen ist, dessen Ausgang den Eingang des regelbaren Verstärkers (A) speist, dessen Ausgang an den zweiten Eingang (2) des summierenden Stromkreises (S) angeschlossen ist, und schließlich daß dessen Ausgang mit dem Ausgang (OUT) der Schaltungsanordnung verbunden ist (F ig. 1).

3. Schaltungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zur Basisband-Entzerrung der dynamischen differentiellen Verstärkung eines FM-Richtfunksystems, enthaltend einen nichtlinearen Stromkreis, zwei differenzierenden Strom- kreise, einen regelbaren Verstärker und einen summierenden Stromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingangsklemme (IN) der Schaltungsanordnung einerseits der erste Eingang (1) des summierenden Stromkreises (S), andererseits der Eingang des nichtlinearen Stromkreises (N) angeschlossen sind, ferner daß der Ausgang des letzteren an den Eingang der in Kaskade geschalteten differenzierenden Stromkreis (DX und D 2) angeschlossen ist, daß der Ausgang des zweiten differenzierenden Stromkreises (D 2) den Eingang des regelbaren Verstärkers (A) speist, dessen Ausgang an den zweiten Eingang (2) des summierenden Stromkreises (S) angeschlossen ist, und schließlich daß_dessen Ausgang (ÖÜT)'der Schaltungsan-Ordnung verbunden ist (F i g. 2).

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Basisband-Entzerrung der differentiellen Phase und/oder der dynamischen differentiellen Verstärkung eines FM-Richtfunksystems.

Es ist bekannt, daß die lineare und nichtlineare Verzerrung im Trägerfrequenzteil frequenzmodulierter Ricntfunksysteme eine nichtlineare Verzerrung des Basisband-Signals am Ausgang hervorruft Bei einer Übertragung eines Vielkanal-FDM-Signals verursacht diese nichtlineare Verzerrung ein störendes Klirrgeräusch, während bei der gleichzeitigen Übertragung eines Fernseh-Bild- und -Tonsignals ein Übersprechen zwischen den Bild- und Tonkanälen entsteht. Somit ist in Richtfunksystemen zur Erhöhung der Übertragungskapazität, bzw. zur wirtschaftlichen Ausnutzung der vorhandenen Übertragungskapazität die höchstmögliche Entzerrung der nichtlinearen Verzerrungen unerläßlich.

Die nichtlineare Verzerrung des Basisbandsignals wird sowohl von der Verzerrung des trägerfrequenten Radiokanals wie auch von den Verzerrungen des Modulators hervorgerufen. Es gibt zweierlei Verzerrungstypen: Verzerrung der differentiellen Phase und ΐ Verzerrung der dynamischen differentiellen Verstärkung. Das Zustandekommen dieser Verzerrungen im trägerfrequenten Radiokanal kann folgendermaßen erklärt werden.

Der Radiokanal überträgt die mit dem Basisbandsignal modulierte Trägerwelle. Infolge der Fluktuation der Laufzeitcharakteristik des Radiokanals entstehen neben der nützlichen Frequenzmodulation, hervorgerufen durch das Basisbandsignal, auch zusätzliche Phasenmodulation (PM) und Amplitudenmodulation (AM) als Verzerrungsprodukte. Die PM wird durch den Radiokanal übertragen und mit dem Demodulator demoduliert, und somit werden von der zusätzlichen PM der Trägerwelle in dem Basisband nichtlineare Verzerrungs-Produkte hervorgerufen. Diese direkte Verzerrung wird als differenzielle Phasenverzerrung bezeichnet.

Auch die zusätzliche AM der Trägerwelle erzeugt auf indirektem Wege nichtlineare Verzerrungs-Produkte im Basisband, da die Stromkreise im Radiokanal sog. AM/PM Konversion aufweisen, die aus der zusätzlichen AM eine zusätzliche PM erzeugt, und diese PM hat dann den oben erklärten Verzerrungseffekt. Diese Verzerrung, hervorgerufen durch die gemeinsame Wirkung der Laufzeitfluktuation und der AM/PM Konversion, wird als dynamische differentielle Verstärkungsverzerrung bezeichnet.

Das Zustandekommen dieser Verzerrungen im Modulator und Demodulator kann nicht so einfach veranschaulicht werden, wie im Radiokanal. Es genügt aber darauf hinzuweisen, daß die Verzerrungsprodukte des Modulators und Demodulators die selbe Spektralverteilung haben, wie diejenige des Radiokanals, und können so in ähnlicher Weise behandelt werden.

Zusammenfassend kann also erklärt werden, daß die Klirrprodukte am Basisband-Ausgang des FM-Richtfunksystems durch differentielle Phasenverzerrung und dynamische differentielle Verstärkungsverzerrung sowohl des Radiokanals wie auch des Modulators und Demodulators verursacht werden. Trotz dieser Tatsache erlaubt heute der Stand der Technik nur die Anwendung von Trägerfrequenz-Entzerrern im Radiokanal, und auch diese eignen sich nur zur Entzerrung der differentiellen Phase. Somit werden also, wegen Schwierigkeiten geeigneter Entzerrer-Netzwerke, die