DE2643966C2

DE2643966C2 - Device for double frequency conversion for communication systems

Info

Publication number: DE2643966C2
Application number: DE19762643966
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl.-Ing. 8021 Neuried Seibt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-29
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DE2643966B1

Description

r = 1/2 fz r = 1/2 fz

genügt.enough.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufzeitglied (LG) ein breitbandiges Oberflächenwellen-Laufzeitglied (SA W) mit im wesentlichen konstanter Gruppenlaufzeit ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the delay element (LG) is a broadband surface wave delay element (SA W) with a substantially constant group delay.

5. Einrichtung nach einem eier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Umsetzoszillator (O) und jedem der beiden Umsetzer (UX, U2) ein breitbandiges Oberflächenwellen-Laufzeitglied (LGX, LG 2) mit im wesentlichen konstanter Gruppenlaufzeit ist, deren Grundlaufzeiten (rl und r2) sich voneinander durch die gewünschte Laufzeit τ bei Verwendung von nur einem Laufzeitglied (XG^unterscheiden.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the conversion oscillator (O) and each of the two converters (UX, U2) there is a broadband surface wave delay element (LGX, LG 2) with a substantially constant group delay whose basic delay times ( rl and r2) differ from one another in the desired transit time τ when using only one transit time element (XG ^.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur zweifachen Frequenzumsetzung für Nachrichtenübertragungssysteme mit einem eingangsseitigen ersten Umsetzer, einem ausgangsseitigen zweiten Umsetzer, einem beiden Umsetzern gemeinsamen, in seiner Frequenz variablen Umsetzoszillator und einem Laufzeitglied. The invention relates to a device for double frequency conversion for communication systems with a first converter on the input side, a second converter on the output side, a conversion oscillator which is common to both converters and has a variable frequency, and a delay element.

Einrichtungen dieser Art sind beispielsweise durch die Literaturstelle »IEEE Transactions on Communications«, Vol. COM-22, Nr. 7, Juli 1974, S. 941-951, bekannt. Hierbei ist das Laufzeitglied zwischen den beiden Umsetzern angeordnet. Sie dienen u. a. der automatischen Gruppenlaufzeitentzerrung auf der Empfangsseite von Radiofrequenzkanälen bzw. der automatischen Phasenfehlerkompensation bei der Zusammenfassung zweier Radiofrequenzkanäle bei der Anwendung der Raumdiversity-Technik. Je nachdem, ob es sich um einen Gruppenlaufzeitentzerrer oder ein Phasenregelglied handelt, hat das Laufzeitglied zwischen den beiden Umsetzern eine frequenzabhängige oder eine im wesentlichen konstante Gruppenlaufzeit.Facilities of this type are, for example, through the literature "IEEE Transactions on Communications", Vol. COM-22, No. 7, July 1974, pp. 941-951. Here the term element is between the arranged on both converters. They serve among other things. the automatic group delay equalization on the Receiving side of radio frequency channels or the automatic phase error compensation when combining two radio frequency channels when using space diversity technology. Depending on, whether it is a group delay equalizer or a phase control element, the delay element has between the two converters a frequency-dependent or an essentially constant group delay.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine solche Einrichtung zur zweifachen Frequenzumsetzung eine weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit aufzuzeigen. The invention is based on the object of such a device for double frequency conversion to show another advantageous application.

Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung der ι einleitend beschriebenen Art gemäß der Erfindung gelöst durch seine Verwendung als Zusatzmodulationseinrichtung für das über die Umsetzerstrecke geführte Signal derart, daß das Laufzeitglied zwischen dem Umsetzoszillator und einem der beiden UmsetzerThis object is for a device of the type described in the introduction according to the invention solved by its use as an additional modulation device for the routed via the converter path Signal such that the delay element between the converter oscillator and one of the two converters

in angeordnet ist und der Steuereingang für den frequenzvariablen Umsetzoszillator der Modulationseingang für das Zusatzmodulationssignal ist. is arranged in and the control input for the variable frequency conversion oscillator is the modulation input for the additional modulation signal.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß einem Signal, das über eine Umsetzerstrecke derThe invention is based on the knowledge that a signal that is transmitted over a converter path of the

r> genannten Art geführt wird, dann eine zusätzliche Phasenmodulation über eine Frequenzmodulation des Umsetzoszillators aufgeprägt werden kann, wenn das zwischen der eingangsseitigen und der ausgangsseitigen Umsetzung angeordnete Laufzeitglied konstanterr> mentioned type is performed, then an additional Phase modulation can be impressed via a frequency modulation of the conversion oscillator, if that delay element arranged between the input-side and the output-side conversion is more constant

2(i Gruppenlaufzeit eine ausreichend große Grundlaufzeit aufweist. Grundsätzlich kann dabei das Laufzeitglied zwischen den beiden Umsetzern oder zwischen dem Oszillator und einem der beiden Umsetzer angeordnet sein. Für die erfindungsgemäße Anwendung als2 (i group delay a sufficiently large basic delay having. Basically, the delay element between the two converters or between the Oscillator and one of the two converters can be arranged. For the application according to the invention as

2^r> Modulationseinrichtung ist es jedoch außerordentlich vorteilhaft, das Laufzeitglied nicht zwischen die beiden Umsetzer zu schalten, weil andernfalls zur Vermeidung von Verzerrungen des Signals größere Anforderungen an die Gruppenlaufzeit-Linearität des Laufzeitgliedes2 ^r > modulation device, however, it is extremely advantageous not to connect the delay element between the two converters, because otherwise greater demands are placed on the group delay linearity of the delay element in order to avoid distortion of the signal

ίο gestellt werden müßten.ίο would have to be asked.

Besonders günstig gestalten sich die Verhältnisse, wenn die Frequenz des Zusatzmodulationssignals fz oberhalb des Nutzfrequenzbereichs des über die Umsetzerstrecke geführten Signals liegt.The conditions are particularly favorable when the frequency of the additional modulation signal fz is above the useful frequency range of the signal carried over the converter path.

i> Im Hinblick auf eine geringe Frequenzabhängigkeit der erfindungsgemäßen Phasenmodulation ist es sinnvoll, die Laufzeit τ des Laufzeitgliedes nach der Beziehungi> With regard to a low frequency dependence of the phase modulation according to the invention, it is useful to determine the transit time τ of the transit time element according to the relationship

τ = 1/2 fe τ = 1/2 fe

festzulegen.to be determined.

Die Realisierung des Laufzeitgliedes mittels eines Koaxialkabels oder einer LC-Laufzeitkette stellt bei der erforderlichen relativ großen Grundlaufzeit einenThe implementation of the delay element by means of a coaxial cable or an LC delay chain represents the required relatively long basic running time

■γι erheblichen Aufwand dar, die unter anderem durch die großen räumlichen Abmessungen eines solchen Laufzeitgliedes in Erscheinung tritt.■ γι represent considerable effort, which among other things by the large spatial dimensions of such a delay element occurs.

In Weiterbildung der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, als Laufzeitglied ein breitbandigesIn a further development of the invention, it is therefore proposed to use a broadband as the delay element

w Oberflächen wellen-Laufzeitglied mit im wesentlichen konstanter Gruppenlaufzeit vorzusehen. Solche als SAW-Elemente (surface acoustic wave-elements) bekannte Laufzeitglieder weisen zwischen einer Oberflächen-Interdigitalstruktur einen ein- und einen ausgangs-w surface wave delay element with essentially constant group delay. Those known as SAW elements (surface acoustic wave elements) Time elements point between a surface interdigital structure one input and one output

V. seitigen Wandler auf, haben eine große Grundlaufzeit in der Größenordnung von 0,3 μβ/πιπι Länge und besitzen sehr kleine Abmessungen.V. side converters on, have a large base running time in of the order of 0.3 μβ / πιπι length and have very small dimensions.

Da die Grundlaufzeit des Laufzeitgliedes im Hinblick auf die Optimierung des Modulationseffektes nicht freiSince the basic running time of the delay element is not free with regard to the optimization of the modulation effect

ei) wählbar ist und der Festlegung der Grundlaufzeit nach unten bei einem Oberflächenwellen-Laufzeitglied Grenzen gesetzt sind, erweist es sich für verschiedene Anwendungen als vorteilhaft, zwischen dem Umsetzoszillator und jedem der beiden Umsetzer ein breitbandi-ei) is selectable and after the determination of the basic term If there are limits below for a surface wave delay element, it turns out to be different Applications as advantageous, between the conversion oscillator and each of the two converters, a broadband

h-> ges Oberflächenwellen-Laufzeitglied mit im wesentlichen konstanter Gruppenlaufzeit vorzusehen, deren Grundl.uifzeiten sich voneinander durch die gewünschte Laufzeit bei Verwendung von nur einem Laufzeitgliedh-> total surface wave delay element with essentially constant group delay, the basic deviation times of which differ from one another by the desired Term when using only one term element

unterscheiden.differentiate.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutenOn the basis of an embodiment shown in the drawing, the invention is intended in the following will be explained in more detail. In the drawing mean

F i g. 1 eine Zusatzmodulationseinrichtung nach der Erfindung,F i g. 1 an additional modulation device according to the invention,

F i g. 2 ein die Zusatzmodulationseinrichtung nach Fig. 1 näher erläuterndes Frequenzhub-Diagramm,F i g. 2 a frequency deviation diagram explaining the additional modulation device according to FIG. 1 in more detail,

Fig. 3 eine weitere Zusatzmodulationseinrichtung nach der Erfindung.3 shows a further additional modulation device according to the invention.

Die Umsetzerstrecke US nach Fig. 1 besteht eingangsseitig aus dem ersten Umsetzer t/l und ausgangsseitig aus dem zweiten Umsetzer t/2. Beide Umsetzer haben gemeinsam den Umsetzoszillator O, is dem über den Steuereingang e das Modulationssignal fz zugeführt wird. Zwischen dem Umsetzoszillator O und dem zweiten Umsetzer t/2 ist das als Oberflächenwellen-Laufzeitglied ausgeführte Laufzeitglied LG angeordnet Der erste und der zweite Umsetzer U1 und CA2 umfassen auch die bei solchen Umsetzern in der Regel erforderlichen Filtermittel. Zwischen dem eingangsseitigen Signal fe, dem ausgangsseitigen Signal fa und dem Ausgangssignal F des Umsetzoszillators besteht die BeziehungThe converter path US according to FIG. 1 consists of the first converter t / 1 on the input side and the second converter t / 2 on the output side. Both converters have in common the conversion oscillator O, to which the modulation signal fz is fed via the control input e. The delay element LG designed as a surface wave delay element is arranged between the converter oscillator O and the second converter t / 2. The first and the second converter U 1 and CA2 also include the filter means usually required in such converters. The relationship between the input-side signal fe, the output-side signal fa and the output signal F of the conversion oscillator exists

F(t)-F(t-r).F (t) -F (t-r).

(I)(I)

Bei Modulation des Ausgangssignals Fdes Umsetzoszillators O mit dem Modulationssignal fz und dsm Frequenzhub a ergibt sich, wie die Rechnung zeigt, die BeziehungWhen the output signal F of the conversion oscillator O is modulated with the modulation signal fz and dsm frequency deviation a, the relationship results, as the calculation shows

fa = fe + abcosßnfzt) (II) fa = fe + abcosßnfzt) (II)

= 2/zsin(.T/r-T). (Ill)= 2 / zsin (.T / r-T). (Ill)

4040

Das Ergebnis weist mit anderen Worten das ursprüngliche Signal fe auf und darüber hinaus eine additive zeitabhängige Komponente des Modulationssignals fz. Der Teilfaktor b macht darüber hinaus deutlich, daß die Tiefe der Modulation vom Produkt aus fz· τ abhängig ist.In other words, the result has the original signal fe and, moreover, an additive time-dependent component of the modulation signal fz. The sub-factor b also makes it clear that the depth of the modulation depends on the product of fz · τ.

Fig.2 veranschaulicht diesen Sachverhalt, bei dem über fzx der Frequenzhub AIa aufgetragen ist. Hierin bedeutet Afa der zweite Ausdruck in der Gleichung (II). Im Hinblick auf eine nicht zu große Laufzeit τ zeigt sich, daß die Zusatzmodulationseinrichtung nach der Erfindung besonders vorteilhaft dafür ist, dem Eingangssignal fe hohe Frequenzen aufzumodulieren. Praktisch liegt dieser Fall bei Nachrichtenübertragungsstrecken vor, wenn beispielsweise für die zusätzliche Übertragung von Dienstkanälen ein Frequenzbereich oberhalb des eigentlichen Nutzsignalbereichs herangezogen werden soll. Bei der Übertragung von Fernsehkanälen über Richtfunkstrecken kommt diesem Bereich insofern eine besondere Bedeutung zu, als hier das Basisband des Fernsehsignalkanals bis zu sehr niedrigen Frequenzen reicht, also eine Übertragung zusätzlicher Information unterhalb des Basisbandes nicht in Frage kommt. Da in diesem Falle für die meisten Anwendungsfälle die Bandbreite des Modulationssignals fz nur wenige Prozent der Trägerfrequenz ist, empfiehlt es sich, die Laufzeit τ des Oberflächenwellen-Laufzeitgliedes LG so zu bemessen, daß2 illustrates this situation, in which the frequency deviation AIa is plotted over fzx. Here, Afa means the second term in the equation (II). With regard to a running time τ that is not too long, it is found that the additional modulation device according to the invention is particularly advantageous for modulating high frequencies to the input signal fe. In practice, this is the case with communication links when, for example, a frequency range above the actual useful signal range is to be used for the additional transmission of service channels. When transmitting television channels over radio links, this area is of particular importance as the baseband of the television signal channel extends down to very low frequencies, i.e. the transmission of additional information below the baseband is out of the question. Since in this case the bandwidth of the modulation signal fz is only a few percent of the carrier frequency for most applications, it is advisable to dimension the transit time τ of the surface wave transit time element LG so that

τ = 1/2 fz τ = 1/2 fz

Dies bedeutet eine Festlegung des Arbeitspunktes auf der Frequenzhubkennlinie nach F i g. 2 im Bereich des ersten positiven Maximums, so daß in erster Näherung mit einem konstanten Frequenzhub über das Frequenzband des Zusatzmodulationssignals gerechnet werden kann. Auf besondere Maßnahmen zur Vorverzerrung auf der Sendeseite bzw. zur Nachentzerrung auf der Empfangsseite kann somit hier verzichtet werden.This means that the operating point is determined on the frequency deviation characteristic according to FIG. 2 in the area of first positive maximum, so that in a first approximation with a constant frequency deviation over the frequency band of the additional modulation signal can be expected. On special measures for pre-distortion on the transmitting side or for post-equalization on the receiving side can therefore be dispensed with here.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Variante von F i g. 1 sind in der Zuführung des Umsetzoszillators O zum ersten Umsetzer i/l das Oberflächenwellen-Laufzeitglied LCX mit der Grundlaufzeit rl und zum zweiten Umsetzer t/2 das Oberflächenwellen-Laufzeitglied LG 2 mit der Grundlaufzeit r2 angeordnet. Eine solche Anordnung empfiehlt sich, wenn der Laufzeilunterschied τ der Oszillatorschwingung an den betreffenden Eingängen der beiden Umsetzer, gemessen an der hohen Grundlaufzeit eines solchen Laufzeitgliedes, lediglich ein Bruchteil ist. In diesem Fall läßt sich nämlich der gewünschte Laufzeitunterschied durch unterschiedliche Grundlaufzeiten τI und τ2 der beiden Oberflächenwellen-Laufzeitglieder ohne Schwierigkeiten realisieren.In the case of the in FIG. 3 shown variant of FIG. 1, the surface wave delay element LCX with the basic delay time rl and the surface wave delay element LG 2 with the basic delay time r2 are arranged in the feed of the converter oscillator O to the first converter i / l. Such an arrangement is recommended if the running line difference τ of the oscillator oscillation at the relevant inputs of the two converters, measured against the long basic running time of such a running time element, is only a fraction. In this case, namely, the desired delay time difference can be realized without difficulty by means of different basic delay times τ1 and τ2 of the two surface wave delay elements.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for double frequency conversion for communication systems with a first converter on the input side, a second converter on the output side, a conversion oscillator common to both converters, variable in frequency, and a delay element, characterized by its use as an additional modulation device for the converter path (UX, U2) Signal (fe, fa) such that the delay element (LG) is arranged between the converter oscillator (O) and one of the two converters and the control input (e) for the variable-frequency converter oscillator (O) is the modulation input for the additional modulation signal (fz)

2. Device according to claim 1, characterized in that the frequency of the additional modulation signal (fz) is above the useful frequency range of the signal (Sig) carried over the converter path.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the transit time τ of the surface wave transit time element (LG) of the relationship