DE60010134T2

DE60010134T2 - Sende- und Empfangsgerät mit Unterdrückung des mikrophonischen Rauschens in einem digitalen Übertragungssystem

Info

Publication number: DE60010134T2
Application number: DE60010134T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Soraku-gun Tatsuta; Shotaro Katano-shi Tanaka; Koji Takatsuki-shi Arii
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: US7206371B2; EP1022856A3; EP1022856A2; US20050152462A1; JP3492225B2; EP1022856B1; JP2000209086A; US6859502B1; DE60010134D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sende- und Empfangsgerät, das in einer mobilen Einheit wie einem Flugzeug eingebaut wird, und speziell ein Sende- und Empfangsgerät, das ein Video und einen Klang digital überträgt.
2. Stand der Technik der Erfindung
Seit kurzem wird ein digitales Video/Audio-System entsprechend dem MPEG-Standard in Satellitenübertragungen, einem Gemeinschaftsantennenfernsehen, usw. praktisch angewendet. In einem Video/Audio-Versorgungsdienst in einem Flugzeug wird gegenwärtig hauptsächlich ein analoges Übertragungssystem verwendet. Man möchte ein solches System durch ein digitales Übertragungssystem ersetzen, in dem ein Bild-Kompressionsverfahren wie MPEG mit einem digitalen Modulationsverfahren kombiniert wird, so dass die Anzahl der Übertragungskanäle erhöht wird und der Kundendienst einzeln an allen Sitzen bereitgestellt werden kann (zum Beispiel, japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. HEI 7-255043).
Im Folgenden wird ein Beispiel eines Sende- und Empfangsgerätes nach dem Stand der Technik mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
6 zeigt einen Aufbau eines Sende- und Empfangsgerätes nach dem Stand der Technik. In 6 kennzeichnet 61 die Modulationseinrichtung, 62 kennzeichnet die erste Frequenzumwandlungseinrichtung, 63 kennzeichnet die Verstärkungs-/Verzweigungseinrichtung, 64 kennzeichnet die zweite Frequenzumwandlungseinrichtung und 65 kennzeichnet die Demodulationseinrichtung. 7 zeigt den Aufbau eines PLL (phase-locked loop – Phasenregelkreis)-Frequenzgenerators, der in jeder der ersten und zweiten Frequenzumwandlungseinrichtungen 62 und 64 enthalten ist. In 7 kennzeichnet 71 eine integrierte Schaltung mit PLL-Generator, 72 kennzeichnet einen Schleifenfilter, 73 kennzeichnet einen spannungsgesteuerten Oszillator und 74 kennzeichnet einen Quarzoszillator.
Es wird die Arbeitsweise des so aufgebauten Sende- und Empfangsgerätes beschrieben.
Zuerst werden Videodaten und Audiodaten, die in eine digitalisierte Form umgewandelt wurden, in die Modulationseinrichtung 61 eingegeben. Die Modulationseinrichtung 61 führt anhand der Daten eine 90° Phasenverschiebungs-Amplituden-Modulation (im Folgenden als QAM (quadrature amplitude modulation)-Modulation abgekürzt), die im Gemeinschaftsantennenfernsehen und dergleichen verwendet wird, oder eine Restseitenband-Modulation (im Folgenden als VSB (vestigial sideband modulation)-Modulation abgekürzt) durch und erzeugt ein Signal einer Mittelfrequenz f1.
Als die Mittelfrequenz f1 werden in Japan und den USA häufig 44 oder 43,75 MHz verwendet, wobei in Europa 36,125 MHz angewendet werden. Ein von der Modulationseinrichtung 61 ausgegebenes Signal wird in die erste Frequenzumwandlungseinrichtung 62 eingegeben.
In der ersten Frequenzumwandlungseinrichtung 62 wird die Mittelfrequenz des Eingangssignals von f1 in f2 umgewandelt. In einem Flugzeug wird gewöhnlich eine Frequenz in einem Frequenzband von mehreren -zig bis mehreren hundert MHz als Mittelfrequenz f2 verwendet. Ein von der ersten Frequenzumwandlungseinrichtung 62 ausgegebenes Signal wird in die Verstärkungs-/Verzweigungseinrichtung 63 eingegeben.
Die Verstärkungs-/Verzweigungseinrichtung 63 verstärkt und verzweigt das Eingangssignal und gibt die verstärkten und verzweigten Signale aus, um die Signale an die verschiedenen Bereiche des Flugzeugs zu verteilen. Die von der Verstärkungs-/ Verzweigungseinrichtung 63 ausgegebenen Signale werden in die zweite Frequenz umwandlungseinrichtung 64 eingegeben. In der zweiten Frequenzumwandlungseinrichtung 64 wird die Mittelfrequenz von jedem der Eingangssignale von f2 in f3 umgewandelt.
Die Mittelfrequenz f3 entspricht der Frequenz f1. Die von der zweiten Frequenzumwandlungseinrichtung 64 ausgegebenen Signale werden in die Demodulationseinrichtung 65 eingegeben. Die Demodulationseinrichtung 65 demoduliert die eingegebenen Signale und gibt reproduzierte Daten aus.
In jedem der ersten und zweiten Frequenzumwandlungseinrichtungen 62 und 64 wird ein PLL-Frequenzgenerator verwendet. Im Folgenden wird die Arbeitsweise eines PLL-Frequenzgenerators mit Bezug auf 7 beschrieben.
Der Quarzoszillator 74 wird mit der integrierten Schaltung mit PLL-Generator 71 verbunden und erzeugt mittels einer internen Oszillationsschaltung ein Signal S_xtal. Das Signal S_xtal wird durch einen internen, programmierbaren Frequenzteiler (nachfolgend als R-Zähler kennzeichnet) in ein Signal S_ref umgewandelt.
Wenn die Frequenz des Quarzoszillators 74 zum Beispiel auf 4 MHz und der R-Zähler auf 16 eingestellt wird, weist das Signal S_ref eine Frequenz von 4 MHz/16 = 250 kHz auf. Andererseits wird ein Signal S_vco in die integrierte Schaltung mit PLL-Generator 71 vom spannungsgesteuerten Oszillator 73 eingegeben. Das Signal S_vco wird durch einen weiteren internen, programmierbaren Frequenzteiler (nachfolgend als MA-Zähler kennzeichnet) in ein Signal S_div umgewandelt. Wenn der MA-Zähler zum Beispiel auf 2 800 eingestellt wird, wird eine Beziehung des Signals S_div = S_vco/ 2 800 hergestellt.
Ein in der integrierten Schaltung mit PLL-Generator 71 enthaltener Phasenkomparator vergleicht die Phasen der Signale S_ref und S_div miteinander und erzeugt ein Signal S_err, das proportional zur Phasendifferenz ist. Wenn zum Beispiel die Phase S_div der von Signal S_ref vorauseilt, wird ein Signal S_err mit einer positiven Spannung ausgegeben. Wenn im Gegensatz dazu die Phase des Signals S_div der des Signals S_ref nacheilt, wird ein Signal S_err mit einer negativen Spannung ausgegeben und wenn die Phase des Signals S_div mit der des Signals S_ref übereinstimmt, wird ein Signal S_err mit einer Nullspannung ausgegeben.
Das von der integrierten Schaltung mit PLL-Generator 71 ausgegebene Signal S_err wird in einen Schleifenfilter 72 eingegeben. Der Schleifenfilter 72 weist eine Frequenzkennlinie auf, die es nur Signalen mit niedrigem Frequenzbereich erlaubt, dort hindurch zu gelangen, und glättet das Eingangssignal, um Störungskomponenten zu entfernen. Ein vom Schleifenfilter 72 ausgegebenes Signal wird in den spannungsgesteuerten Oszillator 73 eingegeben.
Der spannungsgesteuerte Oszillator 73 ist ein Oszillator, in dem die Schwingungsfrequenz entsprechend dem Pegel des Eingangssignals geändert wird. Wenn der Spannungspegel des Eingangssignals zum Beispiel höher ist, ist die Frequenz des Ausgangssignals höher.
Wenn der PLL-Frequenzgenerator wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird die Phase des Signals S_div so geregelt, dass sie mit der des Signals S_ref übereinstimmt. Daher weist das vom spannungsgesteuerten Oszillator 73 ausgegebene Signal S_vco eine Frequenz von S_ref X 2 800 = 250 kHz X 2 800 = 700 MHz auf. Wenn die Einstellung des MA-Zählers geändert wird, kann man vom spannungsgesteuerten Oszillator 73 eine andere Schwingungsfrequenz erhalten (zum Beispiel, „PLL SHUSASU SYNTHESIZER KAIRO SEKKEI HO," 1994, SOGO DENSHI SHUPPANSHA).
In Folge dessen kann, wenn PLL-Frequenzgeneratoren als die Oszillatoren verwendet werden, die jeweils in den ersten und zweiten Frequenzumwandlungseinrichtungen 62 und 64 enthalten sind, die Frequenz f2 in einem Bereich von mehreren -zig bis mehreren hundert MHz geändert werden.
Auf das Sende- und Empfangsgerät, das in einem Flugzeug eingebaut ist, werden große mechanische Erschütterungen und Schwingungen aufgebracht. Solche mechanischen Erschütterungen und Schwingungen steigern die Fehler in den reproduzierten Daten, die von der Demodulationseinrichtung 65 ausgegeben werden. Der Datenfehler wird hauptsächlich durch Störungen verursacht, die durch die von außen aufgebrachten mechanischen Erschütterungen und Schwingungen von einem Kondensator des Schleifenfilters 72 und einem Kondensator und einer Spule des spannungsgesteuerten Oszillators 73 in den ersten und zweiten Frequenzumwandlungseinrichtungen 62 und 64 erzeugt werden. Daher werden die Phasen-Störungskennlinien der von den PLL-Frequenzgeneratoren ausgegebenen Signale beeinträchtigt.
Als ein Verfahren zum Unterdrücken von Störungen, die durch mechanische Erschütterungen und Schwingungen von einem PLL-Frequenzgenerator erzeugt werden, wurden die folgenden Verfahren vorgeschlagen.
Als ein erster Vorschlag wird ein Verfahren vorgeschlagen, in dem ein PLL-Frequenzgenerator auf eine Mini-Modul-Leiterplatte montiert wird, wobei die Modul-Leiterplatte in die Hauptleiterplatte eingesetzt wird (japanische Patentveröftentlichung (Kokai) Nr. HEI 6-85700). In dem Verfahren werden, wenn Schwingungen aufgebracht werden, die Schwingungen zuerst von der Hauptleiterplatte absorbiert, um die Übertragung der Schwingungen auf die Mini-Modul-Leiterplatte zu unterdrücken, auf der der PLL-Frequenzgenerator montiert ist, wobei die im PLL-Frequenzgenerator verwendeten Vorrichtungen und die Schaltungskonstanten des PLL nicht berücksichtigt werden.
Als ein zweiter Vorschlag wird ein Verfahren vorgeschlagen, in dem ein in einem Schleifenfilter eines PLL-Frequenzgenerators verwendeter Kondensator als ein nicht geschichteter Kondensator aufgebaut ist (japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. HEI 7-288483). In diesem Verfahren wird die piezoelektrische Wirkung durch den Anwender eines nicht geschichteten Kondensators reduziert, wobei die Schaltungskonstanten des PLL nicht berücksichtigt werden.
Als ein dritter Vorschlag wird ein Verfahren vorgeschlagen, in dem in einem Schleifenfilter eines PLL-Frequenzgenerators verwendete Kondensatoren auf die Vorder-und Rückseiten einer Leiterplatte montiert werden und elektrisch parallel miteinander verbunden werden (japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. HEI 9-219576). In dem Verfahren können die Kondensatoren durch die Montage der Kondensatoren auf den Vorder- und Rückseiten der Leiterplatte miteinander ausgeglichen werden, selbst wenn die Leiterplatte gebogen wird, wobei die im PLL-Frequenzgenerator verwendeten Vorrichtungen und die Schaltungskonstanten des PLL nicht berücksichtigt werden.
Darüber hinaus sind die ersten bis dritten Vorschläge Verfahren zum Unterdrücken von Störungen, die durch mechanische Erschütterungen und Schwingungen von einem PLL-Frequenzgenerator erzeugt werden, wobei sie es vernachlässigen, andere Teile eines Sende- und Empfangsgerätes, als den PLL-Frequenzgenerator zu berücksichtigen.
In einem Sende- und Empfangsgerät, das digitalisierte Video- und Audiodaten überträgt, sind die oben erwähnten Gegenmaßnahmen, die, wie oben beschrieben, auf einem Schleifenfilter oder einem PLL-Frequenzgenerator oder einer Leiterplatte, auf der ein PLL-Frequenzgenerator montiert ist, durchgeführt werden, ungenügend, um eine gewünschte Wirkung in einer Umgebung von heftigen Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug zu erhalten. Daher bleibt einem solchen Gerät ein Problem, da Datenfehler nicht unterdrückt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Sende- und Empfangsgerät bereitzustellen, in dem Datenfehler in einer Umgebung von heftigen Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug unterdrückt werden können.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist die vorliegende Erfindung
ein Sende- und Empfangsgerät mit:
Modulationseinrichtung zum Modulieren eingegebener digitaler Daten; erster Frequenzumwandlungseinrichtung zum Umwandeln eines von der Modulationseinrichtung ausgegebenen Signals in ein Signal einer vorgegebenen Frequenz; Verstärkungs-/Verzweigungseinrichtung zum Verstärken und Verzweigen eines von der ersten Frequenzumwandlungseinrichtung ausgegebenen Signals; zweiter Frequenzumwandlungseinrichtung zum Umwandeln eines von der Verstärkungs-/Verzweigungseinrichtung ausgegebenen Signals in ein Signal einer vorgegebenen Frequenz; und Demodulationseinrichtung zum Demodulieren der digitalen Daten eines von der zweiten Frequenzumwandlungseinrichtung ausgegebenen Signals, wobei
jede der ersten und zweiten Frequenzumwandlungseinrichtungen einen PLL-Frequenzgeneratorumfasst;
die Demodulationseinrichtung einen Trägerrückgewinnungsabschnitt aufweist, und
natürliche Kreisfrequenzen des PLL-Frequenzgenerators eingestellt werden, um einer maximalen Frequenz mechanischer Schwingungen zu entsprechen, die von außen aufgebracht werden, oder sich in einer vorgegebenen Breite über oder unter der maximalen Frequenz befinden, oder
eine Bandbreite eines Schleifenfilters von dem Trägerrückgewinnungsabschnitt eingestellt wird, dass sie um eine vorgegebene Größe höher ist als die maximale Frequenz von mechanischen Schwingungen, die von außen aufgebracht werden.
Entsprechend diesem Aufbau folgen, selbst wenn mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug auf das Sende- und Empfangsgerät aufgebracht wird, die PLL-Frequenzgeneratoren und der Trägerrückgewinnungsabschnitt rasch den Änderungen auf Grund der Anwendung, wodurch Störungen unterdrückt werden. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass fehlerhafte Daten von der Demodulationseinrichtung ausgegeben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine grafische Darstellung, die den Aufbau eines Sende- und Empfangsgerätes von Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung zeigt;
2 eine grafische Darstellung, die den Aufbau eines PLL-Frequenzgenerators zeigt, der in jedem der Frequenzwandler und Tuner von 1 enthalten ist;
3 eine grafische Darstellung, die den Aufbau eines Trägerrückgewinnungsabschnitts zeigt, der in jedem der QAM-Demodulatoren von 1 enthalten ist;
4 eine Schnittansicht eines in einem PLL-Frequenzgenerator in Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung verwendeten Mikrostreifenleiters;
5 eine Schnittansicht eines in einem PLL-Frequenzgenerator in Ausführungsbeispiel 5 der Erfindung verwendeten Mikrostreifenleiters;
6 eine grafische Darstellung eines Sende- und Empfangsgerätes nach dem Stand der Technik;
7 eine grafische Darstellung, die den Aufbau eines PLL-Frequenzgenerators zeigt, der in den ersten und zweiten Frequenzumwandlungseinrichtungen von 6 enthalten ist;
8 eine Schnittansicht eines Mikrostreifenleiters und Ausführungsbeispiel 7 der Erfindung zeigend;
9 eine Schnittansicht einer Umgebung einer Spule eines auf der Oberfläche montierten Chips und Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung zeigend;
10 eine grafische Darstellung, die einen Zustand des Auftretens eines Datenfehlers mit Bezug auf eine natürliche Kreisfrequenz ω0 zeigt;
11 eine grafische Darstellung, die den Aufbau eines weiteren PLL-Frequenzgenerators zeigt; und
12 eine grafische Darstellung, die einen Zustand des Auftretens eines Datenfehlers mit Bezug auf eine Schleifenbandbreite zeigt:
(Legende der Bezugsziffern)
Die Bezugsziffern 1a bis 1x kennzeichnen QAM-Modulatoren, 2a bis 2x kennzeichnen Frequenzwandler, 3 kennzeichnet eine Verstärkungs-/Verzweigungseinheit, 4a bis 4x kennzeichnen Tuner, 5a bis 5x kennzeichnen QAM-Demodulatoren 21 kennzeichnet eine integrierte Schaltung mit PLL-Generator, 22 kennzeichnet einen Schleifenfilter, 23 kennzeichnet einen spannungsgesteuerten Oszillator, 24 kennzeichnet einen Verstärker-IC, 25 kennzeichnet eine Verzweigungsspule, C1 bis C6 kennzeichnen Kondensatoren, L kennzeichnet eine Spule, 31 kennzeichnet einen Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt, 32 kennzeichnet einen 90° Phasenverschiebungs-Detektionsabschnitt, 33 kennzeichnet einen Abschnitt zur Entfernung von Modulationskomponenten, 34 kennzeichnet einen digitalen Filterabschnitt, 35 kennzeichnet einen Schweingungsabschnitt, 41 kennzeichnet eine gedruckte Leiterplatte, 42 kennzeichnet einen Mikrostreifenleiter, 43 kennzeichnet einen Masseleiter, 44 kennzeichnet ein Schutzharz, 45 kennzeichnet ein Verstärkungsplatte, 46 kennzeichnet ein Klebemittel, 51 kennzeichnet eine gedruckte Leiterplatte, 52 kennzeichnet einen Mikrosireifsnleier, 53 kennzeichnet einen Masseleiter, 54 kennzeichnet ein Schutzharz, 55 kennzeichnet einen Abschirmdeckel, 61 kennzeichnet die Modulationseinrichtung, 62 kennzeichnet die erste Frequenzumwandlungseinrichtung, 63 kennzeichnet die Verstärkungs-/Verzweigungseinrichtung, 64 kennzeichnet die zweite Frequenzumwandlungseinrichtung, 65 kennzeichnet die Demodulationseinrichtung, 71 kennzeichnet eine integrierte Schaltung mit PLL-Generator, 72 kennzeichnet einen Schleifenfilter, 73 kennzeichnet einen spannungsgesteuerten Oszillator und 74 kennzeichnet einen Quarzoszillator.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
(Ausführungsbeispiel 1)
1 zeigt den Aufbau eines Sende- und Empfangsgerätes von Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung. In 1 kennzeichnen 1a bis 1x QAM-Modulatoren, 2a bis 2x kennzeichnen Frequenzwandler, 3 kennzeichnet eine Verstärkungs- Verzweigungseinheit, 4a bis 4x kennzeichnen Tuner und 5a bis 5x kennzeichnen QAM-Demodulatoren.
Die Arbeitsweise des so aufgebauten Sende- und Empfangsgerätes wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
Zuerst werden MPEG-Transportströme TSa bis TSx mit einer Geschwindigkeit von 41,34 Mb/s jeweils in die QAM-Modulatoren 1a bis 1x eingegeben. Ein MPEG-Transportstrom ist eine Datenkette, die in Frage kommt, um in der Nachrichtenübermittlung verwendet zu werden, eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Übertragungsfehler und eine mehrfach nutzbare Programmfunktion aufweist, und in der Einheit als Datenpaket mit fester Symbollänge von 188 Bytes verwendet wird. Der Aufbau eines solchen Datenpakets wird zum Beispiel ausführlich in „MPEG SYSTEM FOR MULTIPLYING MULTIMEDIA" auf Seite 231 von „SAISIN MPEG KYOKASHO" (994, ASCII SHUPPANKYOKU) beschrieben.
Jeder der QAM-Modulatoren 1a bis 1x gibt eine 64-QAM-modulierte Welle mit einer Mittelfrequenz von 36,125 MHz aus. Die von den QAM-Modulatoren 1a bis 1x ausgegebenen Signale werden jeweils in die Frequenzwandler 2a bis 2x eingegeben.
Jeder der Frequenzwandler 2a bis 2x weist einen internen PLL-Frequenzgenerator auf, und gibt ein Signal aus, in dem die Mittelfrequenz des Eingangssignals umgewandelt wird. In dem Ausführungsbeispiel gibt der Frequenzwandler 2a ein Signal von 141 MHz aus, der Frequenzwandler 2b gibt ein Signal von 149 MHz aus und der Frequenzwandler 2x gibt ein Signal von 325 MHz aus. Alle die ausgegebenen Signale werden in Intervallen von 8 MHz angeordnet, so dass sie nicht miteinander auf der Frequenzachse zu überlappen. Die von den Frequenzwandlern 2a bis 2x ausgegebenen Signale werden in die Verstärkungs-/Verzweigungseinheit 3 eingegeben.
Die Verstärkungs-/Verzweigungseinheit 3 verstärkt und verzweigt die eingegebenen Signale und gibt die verstärkten und verzweigten Signale aus. Die von der Verstärkungs-/Verzweigungseinheit 3 ausgegebenen Signale werden in die Tuner 4a bis 4x eingegeben. Jeder dieser Tuner 4a bis 4x hat einen internen PLL-Frequenzgenerator, wählt eins der eingegebenen Signale aus und wandelt die Mittelfrequenz in 36,125 MHz um. In dem Ausführungsbeispiel wählt der Tuner 4a das Signal von 141 MHz aus, der Tuner 4b wählt das Signal von 149 MHz aus und der Tuner 4x wählt das Signal von 325 MHz aus. Die Tuner wandeln die Frequenzen der ausgewählten Signale in 36,125 MHz um.
Die von den Tunern 4a bis 4x ausgegebenen Signale werden jeweils in die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x eingegeben. Jeder der QAM-Demodulatoren 5a bis 5x demoduliert das eingegebene Signal und gibt reproduzierte Daten mit einer Geschwindigkeit von 41,34 Mb/s aus.
2 zeigt den Aufbau des PLL-Frequenzgenerators, der in jedem der Frequenzwandler 2a bis 2x und in den Tunern 4a bis 4x enthalten ist. In 2 kennzeichnet 21 eine integrierte Schaltung mit PLL-Generator, 22 kennzeichnet einen Schleifenfilter, 23 kennzeichnet einen spannungsgesteuerten Oszillator, 24 kennzeichnet einen Verstärker-IC, R1 bis R10 kennzeichnen Widerstände, C1 bis C11 kennzeichnen Kondensatoren, L kennzeichnet eine Spule, Tr1 bis Tr3 kennzeichnen Transistoren und X kennzeichnet einen Quarzoszillator.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise des PLL-Frequenzgenerators mit Bezug auf 2 beschrieben.
Ein von der integrierten Schaltung mit PLL-Generator 21 ausgegebenes Signal wird in den Schleifenfilter 22 eingegeben. Der Schleifenfilter 22 wird aufgebaut durch: einem ersten Integrationsabschnitt, der aus den Kondensatoren C1 und C2 und dem Widerstand R1 besteht; einem Abschnitt zur Verschiebung des Spannungspegels, der aus dem Widerstand R2 und dem Transistor Tr1 besteht; und einem zweiten Integrationsabschnitt, der aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator C3 besteht.
Der Schleifenfilter 22 führt das Glätten des von der integrierten Schaltung mit PLL-Generator 21 ausgegebenen Signals und eine auf einer Gleichspannung V_b basierenden Pegelverschiebung durch. Ein vom Schleifenfilter 22 ausgegebenes Signal wird in den spannungsgesteuerten Oszillator 23 über den Widerstand R4 eingegeben.
Der spannungsgesteuerte Oszillator 23 wird aufgebaut durch: einem Schwingungsabschnitt, der aus den Widerständen R5 bis R7, den Kondensatoren C4 bis C6, einem regelbaren Kondensator C_v, der Spule L und dem Transistor Tr2 besteht; und einem Pufferabschnitt, der aus den Widerständen R8 bis R10 und dem Transistor Tr3 besteht.
Im spannungsgesteuerten Oszillator 23 wird die Kapazität des regelbaren Kondensators C_v in Übereinstimmung mit dem Spannungspegel des vom Schleifenfilter 22 ausgegebenen Signals geändert, wobei ein Signal mit einer Frequenz, die der Veränderung der Kapazität entspricht, ausgegeben wird. Das vom spannungsgesteuerten Oszillator 23 ausgegebene Signal wird in den Verstärker-IC 24 über den Kondensator C8 eingegeben.
Der Verstärker-IC 24 verstärkt das eingegebene Signal mit einem konstanten Faktor. Ein vom Verstärker-IC 24 ausgegebenes Signal wird in die Verzweigungsspule 25 eingegeben. Die Verzweigungsspule 25 verzweigt das vom Verstärker-IC 24 ausgegebene Signal in zwei Signalteile. Einer dieser Signalteile wird an die integrierte Schaltung mit PLL-Generator 21 über den Kondensator C9 ausgegeben, wobei der andere Signalteil als ein Ausgangssignal V₀ des PLL-Frequenzgenerators über den Kondensator C10 ausgegeben wird.
3 zeigt den Aufbau eines Trägerrückgewinnungsabschnitts, der in jedem der QAM-Demodulatoren enthalten ist. In 3 kennzeichnet 31 einen Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt, 32 kennzeichnet einen 90° Phasenverschiebungs-Detek tionsabschnitt, 33 kennzeichnet einen Abschnitt zur Entfernung der Modulationskomponenten, 34 kennzeichnet einen digitalen Filterabschnitt und 35 kennzeichnet einen Schwingungsabschnitt.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise eines Trägerrückgewinnungsabschnitts mit Bezug auf 3 beschrieben.
Der Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt 31 wandelt ein in den entsprechenden QAM-Demodulator eingegebenes, analoges Signal in ein digitales Signal um. Die vom Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt 31 ausgegebenen Daten werden in den 90° Phasenverschiebungs-Detektionsabschnitt 32 eingegeben. Der 90° Phasenverschiebungs-Detektionsabschnitt 32 führt die 90° Phasenverschiebungs-Detektion an Hand der vom Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt 31 ausgegebenen Daten durch Verwenden der vom Schwingungsabschnitt 35 ausgegebenen Daten durch, um die I- und Q-Achsendaten zu erzeugen.
Die zwei vom 90° Phasenverschiebungs-Detektionsabschnitt 32 ausgegebenen Daten werden in den Abschnitt zur Entfernung der Modulationskomponenten 33 eingegeben. Der Abschnitt zur Entfernung der Modulationskomponenten 33 entfernt Modulationskomponenten von den I- und Q-Achsendaten, um Trägerkomponenten zu erzeugen. Vom Abschnitt zur Entfernung der Modulationskomponenten 33 ausgegebene Daten werden in den digitalen Filterabschnitt 34 eingegeben.
Der digitale Filterabschnitt 34 weist eine Frequenzkennlinie auf, die es nur einem Signal mit einem niedrigen Frequenzbereich erlaubt, da hindurch zu gelangen, und glättet die eingegebenen Daten, um Störungskomponenten zu entfernen. Vom digitalen Filterabschnitt 34 ausgegebene Daten werden in den Schwingungsabschnitt 35 eingegeben.
Der Schwingungsabschnitt 35 erzeugt von den eingegebenen Daten sinusförmige und kosinusförmige Wellendaten. Wenn der Trägerrückgewinnungsabschnitt wie oben beschrieben aufgebaut ist, stimmen die vom Schwingungsabschnitt 35 ausgegebenen sinusförmigen und kosinusförmigen Wellendaten mit den Trägerkomponen ten überein, die in der in den Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt 31 eingegebenen QAM-modulierten Welle enthalten sind.
Wenn heftige mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug auf das Sende- und Empfangsgerät aufgebracht werden, werden Störungskomponenten, die in den Ausgangssignalen der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten sind, die sich in den Frequenzwandlern 2a bis 2x und den Tunern 4a bis 4x befinden, verstärkt, wobei die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x fehlerhaft reproduzierte Daten ausgeben.
Im Allgemeinen ändern sich die Schwingungen, die in einem Sende- und Empfangsgerät in einem Flugzeug aufgebracht werden, verschiedenartig entsprechend dem Flugstatus des Flugzeugs wie dem Wetter und der Höhe, und der Stelle im Flugzeug, an der das Gerät angeordnet ist. Entsprechend den Standards für Schwingungsfestigkeitstests am Boden, weisen solche Schwingungen Frequenzen im Bereich von 10 Hz bis 2 kHz auf. Dieses wird zum Beispiel in „Vibration" von Abschnitt 8 von „DO-160D/Environmental Condition and Test Procedures for Airborne Equipment" (1997, RTCA) beschrieben.
Daher werden mechanische Schwingungen in dem Frequenzbereich auf die Komponenten aufgebracht, die den PLL-Frequenzgenerator von 2 bilden. Und zwar werden die Eigenschaften der Kondensatoren und Spulen, die im Schleifenfilter 22 und im spannungsgesteuerten Oszillator 23 enthalten sind, durch die mechanischen Schwingungen verändert (solche Veränderungen werden mikrofonische Störungen genannt).
Im Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung wird das Auftreten von Datenfehlern in den QAM-Demodulatoren auf Grund solcher mechanischen Schwingungen in der folgenden Weise vermieden.
Im PLL-Frequenzgenerator von 2 wird zuerst die natürliche Kreisfrequenz ω0 eingestellt, so dass sie sich in der Nähe der maximalen Frequenz von 2 kHz der mechanischen Schwingungen befindet.
Wie in „TV/Satellite Synthesisers Basic Design Guidelines" von Abschnitt 6 des „Media IC Handbook" (1995, GEC PLESSEY) beschrieben wird, wird die natürliche Kreisfrequenz ω0 durch die folgenden Formeln mittels des Widerstands R1, der Kondensatoren C1 und C2, der Verstärkung Kd eines Phasenkomparators 21, der Verstärkung Ko des spannungsgesteuerten Oszillators 23, des Frequenzteilungsverhältnisses P eines Frequenzteilers im Phasenkomparator 21, des Frequenzteilungsverhältnisses N eines programmierbaren Teilers im Phasenkomparator 21 und einem Dämpfungsfaktor f ausgedrückt.
[Formel 1]
C1 = Kd·Ko/(P·N·ω02)
[Formel 2]
R1' = 2·ζ/(ω0·C1)
[Formel 3]
R1' = (1 + C2/C1)·R1
[Formel 4]
C2 = C1/C5
In dem Ausführungsbeispiel ist R1 = 3,9 kΩ, C1 = 47 nF, C2 = 12 nF, Kd = 150 μA/ 2π, Ko = 15 MHz/V, P = 1, N = 621 bis 805 und in der Einheit eines Schrittes variabel und f = 0,8. Folglich wird die natürliche Kreisfrequenz auf etwa 8 krad/sec (etwa 1,3 kHz) eingestellt.
Der Quarzoszillator X mit 4 MHz wird extern mit der integrierten Schaltung mit PLL-Generator verbunden, wobei die Phasenvergleichs-Abtastfrequenz auf 1 MHz eingestellt wird.
10 zeigt einen Zustand, in dem ein Datenfehler mit Bezug auf die natürliche Kreisfrequenz ω0 auftritt. Die Markierung O kennzeichnet einen Fall, in dem, selbst wenn mechanische Schwingungen aufgebracht werden, ein sich ergebender Datenfehler des QAM-Demodulators zulässig ist, wobei die Markierung X einen Fall kennzeichnet, in dem ein sich ergebender Datenfehler nicht zulässig ist.
Wenn die natürliche Kreisfrequenz eingestellt wird, dass sie sich, wie oben beschrieben, in der Nähe der maximalen Frequenz von 2 kHz der mechanischen Schwingungen befindet, kann man sehen, dass, selbst wenn die Eigenschaften der im Schleifenfilter 22 und im spannungsgesteuerten Oszillator 23 enthaltenen Kondensatoren und Spulen durch die mechanischen Schwingungen im Bereich von 10 Hz bis 2 kHz verändert werden, die PLL-Frequenzgeneratoren und die Trägerrückgewinnungsabschnitte den Veränderungen rasch folgen können, um die Erzeugung von Störungen zu unterdrücken.
11 zeigt den Aufbau eines weiteren PLL-Frequenzgenerators. In 11 kennzeichnet 21 eine integrierte Schaltung mit PLL-Generator, 22 kennzeichnet einen Schleifenfilter, 26 kennzeichnet einen spannungsgesteuerten Oszillator, 24 kennzeichnet einen Verstärker-IC, 25 kennzeichnet eine Verzweigungsspule, R1 bis R6 kennzeichnen Widerstände, C1 bis C15 kennzeichnen Kondensatoren, LC kennzeichnet einen Resonanzschwingkreis, Tr1 bis Tr3 kennzeichnen Transistoren und X kennzeichnet einen Quarzoszillator.
Auch in diesem Fall war, wenn die natürliche Kreisfrequenz eingestellt wird, so dass sie sich in der Nähe der maximalen Frequenz von 2 kHz der mechanischen Schwingungen befindet, zu sehen, dass, selbst wenn die Eigenschaften der im Schleifenfilter 22 und im spannungsgesteuerten Oszillator 23 enthaltenen Kondensatoren und Spulen durch die mechanischen Schwingungen im Bereich von 10 Hz bis 2 kHz verändert werden, die PLL-Frequenzgeneratoren und die Trägerrückgewinnungsabschnitte den Veränderungen rasch folgen können, um die Erzeugung von Störungen zu unterdrücken. In der Beschreibung bedeutet das Einstellen auf die Nähe von 2 kHz einen Bereich von ±50% mit Bezug auf die maximale Frequenz.
Im Trägerrückgewinnungsabschnitt von 3 wird als nächstes die Schleifenbandbreite eingestellt, um in einem ausreichenden Maß höher zu sein als 2 kHz, die die maximale Frequenz der mechanischen Schwingungen ist.
Die Schleifenbandbreite wird durch den Aufbau und die Arbeitsfrequenz des digitalen Filters 34 bestimmt. Dieses wird von WILLIAM et. al. zum Beispiel auf S. 426 von „A Survey of Digital Phase-Locked-Loops" (1981, Verfahrensweise von IEEE, Band 69, Nr. 4) beschrieben.
In dem Ausführungsbeispiel ist der digitale Filter 34 aufgebaut, um von einer untergeordneten Art zu sein, wobei die Arbeitsgeschwindigkeit auf ein ganzzahliges Vielfaches der Schrittgeschwindigkeit eingestellt wird, so dass die Schleifenbandbreite auf etwa 15 kHz eingestellt wird.
12 ist eine grafische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Datenfehler mit Bezug auf die Schleifenbandbreite auftritt. Die Markierung O kennzeichnet einen Fall, in dem, selbst wenn mechanische Schwingungen aufgebracht werden, ein sich ergebender Datenfehler des QAM-Demodulators zuulässig ist, wobei die Markierung X einen Fall kennzeichnet, in dem ein sich ergebender Datenfehler nicht zulässig ist.
In dem Fall, in dem die Schleifenbandbreite eingestellt wird, um im ausreichenden Maß höher zu sein als die maximale Frequenz von 2 kHz der mechanischen Schwingungen, wie oben beschrieben, können die Trägerrückgewinnungsabschnitte, selbst wenn Störungen in den von den PLL-Frequenzgeneratoren ausgegebenen Signalen verstärkt werden, den Änderungen rasch folgen, um zu verhindern, dass ein Datenfehler erzeugt wird. Ein im ausreichenden Maß höheres Einstellen bedeutet, dass die Schleifenbandbreite um mindestens 5 kHz höher ist als die maximale Frequenz.
Wie entsprechend Ausführungsbeispiel 1 oben beschrieben wurde, umfasst das Sende- und Empfangsgerät: die QAM-Modulatoren 1a bis 1x, die eingegebene, digitale Daten modulieren; die Frequenzwandler 2a bis 2x, die jeweils von den QAM-Modulatoren 1a bis 1x ausgegebene Signale in Signale mit vorgegebenen Frequen zen umwandeln; die Verstärkungs-/Verzweigungseinheit 3, die von den Frequenzwandlern 2a bis 2x ausgegebene Signale verstärkt und verzweigt; die Tuner 4a bis 4x, die jeweils von der Verstärkungs-/Verzweigungseinheit 3 ausgegebene Signale in Signale einer vorbestimmten Frequenz umwandeln; und die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x, die digitale Daten der von den Tunern 4a bis 4x ausgegebenen Signale demodulieren, wobei jeder der Frequenzwandler 2a bis 2x und der Tuner 4a bis 4x einen PLL-Frequenzgenerator umfasst, jeder der QAM-Demodulatoren 5a bis 5x einen Trägerrückgewinnungsabschnitt umfasst, die natürlichen Kreisfrequenzen der PLL-Frequenzgeneratoren eingestellt werden, um sich in der Nähe der maximalen Frequenz der mechanischen Schwingungen zu befinden, die von außen aufgebracht werden und die Schleifenbandbreiten eingestellt werden, um im ausreichendem Maß höher zu sein als die maximale Frequenz der mechanischen Schwingungen, die von außen aufgebracht werden, wodurch, selbst wenn mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug auf das Sende- und Empfangsgerät aufgebracht werden, die PLL-Frequenzgeneratoren und Trägerrückgewinnungsabschnitte den Änderungen auf Grund der Anwendung rasch folgen können und dadurch Störungen unterdrücken. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x fehlerhafte Daten ausgeben.
(Ausführungsbeispiel 2)
Im Folgenden wird Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung mit Bezug auf 2 beschrieben.
Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung ist mit Ausführungsbeispiel 1 identisch, außer dass die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23, der im PLL-Frequenzgenerator von 2 enthalten ist, verwendete Spule L als ein Mikrostreifenleiter aufgebaut ist, wobei damit die Beschreibung seiner Arbeitsweise unterlassen wird. Nachfolgend wird die durch den Mikrostreifenleiter aufgebaute Spule L beschrieben.
Mit Bezug auf 2 wird die Schwingungsfrequenz f_vco des vom spannungsgesteuerten Oszillator 23 ausgegebenen Signals durch folgende Formeln ausgedrückt.
[Formel 5]
fvco = 1/(2·π·√K)
[Formel 6]
K = L·C5·C6·Cv/(C5·C6 + Cv·(C5 + C6))
Wenn heftige mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug auf den spannungsgesteuerten Oszillator 23 aufgebracht werden, ändern sich die Eigenschaften der Spulen und Kondensatoren, wobei damit die Schwingungsfrequenz f_vco schwankt. In Folge dessen werden Störungskomponenten, die in den Ausgangssignalen der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten sind, verstärkt, wobei die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x fehlerhaft reproduzierte Daten ausgeben.
In den Formeln 5 und 6 übt die Spule L den größten Einfluss auf die Schwingungsfrequenz f_vco aus, wenn die Spule L, der Kondensator C5, der Kondensator C6, und der regelbare Kondensator C_v durch das gleiche Verhältnis geändert werden. Daher wird die Spule L durch einen Mikrostreifenleiter aufgebaut, in dem die Eigenschaften durch mechanische Schwingungen weniger verändert werden. Wenn die Spule L als Spule mit einem Luftkern aufgebaut ist, wird ihre Form leicht durch mechanische Schwingungen verändert, wobei damit die Eigenschaften in hohem Maße verändert werden. Die Induktivität eines Mikrostreifenleiters wird zum Beispiel auf Seite 172 von „MICROWAVE KAIRO NO KISO TO SONO OYO" (1990, SOGO DENSHI SHUPPANSHA) beschrieben.
Wenn die Spule L, die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23 verwendet wird, der in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten ist, als ein Mikrostreifenleiter, wie oben beschrieben aufgebaut ist, können Eigenschaftsveränderungen auf Grund der mechanischen Erschütterungen und Schwingungen reduziert werden, um Frequenzschwankungen des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zu unterdrücken.
(Ausführungsbeispiel 3)
Im Folgenden wird Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung mit Bezug auf 4 beschrieben.
Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung ist mit Ausführungsbeispiel 1 identisch, außer dass die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23, der im PLL-Frequenzgenerator von 2 enthalten ist, verwendete Spule L als ein Mikrostreifenleiter aufgebaut ist, wobei eine Verstärkungsplatte auf die Oberseite des Mikrostreifenleiters geklebt wird und wobei damit die Beschreibung seiner Arbeitsweise unterlassen wird. Nachfolgend wird der Aufbau des Mikrostreifenleiters beschrieben.
4 ist eine Schnittansicht des Mikrostreifenleiters und zeigt Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung. In der Abbildung kennzeichnet 41 eine gedruckte Leiterplatte, 42 kennzeichnet den Mikrostreifenleiter, 43 kennzeichnet einen Masseleiter und 44 kennzeichnet ein Schutzharz. Diese Komponenten sind in der gleichen Weise aufgebaut wie jene, die in einem Abschnitt eines Mikrostreifenleiters nach dem Stand der Technik erscheinen. Anders als beim Stand der Technik wird ein Klebemittel 46 auf die Verstärkungsplatte 45 aufgebracht, wobei die Verstärkungsplatte auf die Oberseite des Mikrostreifenleiters 42 geklebt wird.
Es wird die Arbeitsweise des so aufgebauten Mikrostreifenleiters beschrieben.
Wenn heftige mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug auf den auf der gedruckten Leiterplatte 41 ausgebildeten Mikrostreifenleiter 42 aufgebracht werden, werden die gedruckte Leiterplatte 41, der Mikrostreifenleiter 42 und der Masseleiter 43 verformt, wobei die Eigenschaften des Mikrostreifenleiters verändert werden. Diese Änderung der Eigenschaften bewirkt, dass die Schwingungsfrequenz f_vco des spannungsgesteuerten Oszillators 23 schwankt.
In Folge dessen werden die in den Ausgangssignalen der PLL-Frequenzgeneratoren enthaltenen Störungskomponenten verstärkt, wobei daher die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x fehlerhaft reproduzierte Daten ausgeben. Um die mechanische Festigkeit in der Nähe des Mikrostreifenleiters 42 zu erhöhen, wird daher die Verstärkungsplatte 45 auf die Oberseite des Mikrostreifenleiters 42 geklebt.
Die Verstärkungsplatte 45 ist eine Platine, die aus dem gleichen Material wie die gedruckte Leiterplatte 41 besteht. Als das Klebemittel 46 wird ein Epoxid- oder Silikonklebemittel mit ausgezeichneten Isolationseigenschaften oder ein doppelt beschichtetes Klebeband mit ausgezeichneten Isolationseigenschaften verwendet.
Entsprechend diesem Aufbau wirkt die Verstärkungsplatte 45 als ein Verstärkungsteil gegen mechanische Erschütterungen und Schwingungen, wobei damit die Veränderung der Eigenschaften des Mikrostreifenleiters unterdrückt werden kann.
Wenn eine Verstärkungsplatte auf die Oberseite des Mikrostreifenleiters geklebt wird, der in einem Resonanzabschnitt des in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthaltenen spannungsgesteuerten Oszillators 23, wie oben beschrieben verwendet wird, können Veränderungen der Eigenschaften auf Grund der mechanischen Erschütterungen und Schwingungen reduziert werden, um Frequenzschwankungen des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zu unterdrücken.
(Ausführungsbeispiel 4)
Im Folgenden wird Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung mit Bezug auf 9 beschrieben.
Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung ist mit Ausführungsbeispiel 1 identisch, außer dass die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23, der im PLL-Frequenzgenerator von 2 enthalten ist, verwendete Spule L als ein auf der Oberfläche montierter Chip aufgebaut ist, wobei damit die Beschreibung seiner Arbeitsweise unterlassen wird. Nachfolgend wird die Spule L, die als ein auf der Oberfläche montierter Chip aufgebaut ist, beschrieben.
9 ist eine Schnittansicht von einer Umbebung einer Spule von der Art eines auf der Oberfläche montierten Chips und zeigt Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung. In der Abbildung kennzeichnet 91 eine gedruckte Leiterplatte, 92 kennzeichnet ein Leiterbild, 93 kennzeichnet ein Schutzharz, 94 kennzeichnet eine als auf der Oberfläche montierter Chip ausgeführte Spule und 95 kennzeichnet das Lot. Das auf der gedruckten Leiterplatte ausgebildete Leiterbild wird mit einem Schutzharz 93 überzogen, außer einem Teil, auf dem die als auf der Oberfläche montierter Chip ausgeführte Spule 94 aufgelötet werden soll.
Es wird die Arbeitsweise der als auf der Oberfläche montierter Chip ausgeführten Spule beschrieben.
Wenn heftige mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug auf den spannungsgesteuerten Oszillator 23 aufgebracht werden, ändern sich die Eigenschaften der Spulen und Kondensatoren, wobei damit die Schwingungsfrequenz f_vco schwankt. In Folge dessen werden die in den Ausgangssignalen der PLL-Frequenzgeneratoren enthaltenen Störungskomponenten verstärkt, wobei daher die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x fehlerhaft reproduzierte Daten ausgeben.
Wie in Ausführungsbeispiel 2 beschrieben wurde, übt in den Formeln 5 und 6 die Spule L den größten Einfluss auf die Schwingungsfrequenz f_vco aus, wenn die Spule L, der Kondensator C5, der Kondensator C6, und der regelbare Kondensator C_v durch das gleiche Verhältnis geändert werden.
Daher wird die Spule L als eine Spule von der Art, die auf der Oberfläche montiert wird, aufgebaut, in der eine kleinere Belastung durch mechanische Schwingungen erzeugt wird. Wenn die Spule L als Spule mit einem Luftkern aufgebaut ist, wird ihre Form leicht durch mechanische Schwingungen verändert, wobei damit die Eigenschaften in hohem Maße verändert werden. Im Vergleich, eine als auf der Oberfläche montierter Chip ausgeführte Spule entspricht im Wesentlichen der Größe eines Kondensator- oder Widerstandchips, wobei eine mechanische Belastung von der gedruckten Leiterplatte zur Spule kaum übertragen wird.
Wenn die Spule L, die in einem Resonanzabschnitt des in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthaltenen spannungsgesteuerten Oszillators 23 verwendet wird, auf gebaut ist, um auf der Oberfläche montiert zu werden, wie oben beschrieben, können Veränderungen der Eigenschaften auf Grund der mechanischen Erschütterungen und Schwingungen reduziert werden, um Frequenzschwankungen des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zu unterdrücken.
(Ausführungsbeispiel 5)
Im Folgenden wird Ausführungsbeispiel 5 der Erfindung mit Bezug auf 5 beschrieben.
Ausführungsbeispiel 5 der Erfindung ist mit Ausführungsbeispiel 1 identisch, außer dass die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23, der im PLL-Frequenzgenerator von 2 enthalten ist, verwendete Spule L als ein Mikrostreifenleiter aufgebaut ist und der Mikrostreifenleiter durch eine innere Schicht einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet wird, wobei damit die Beschreibung seiner Arbeitsweise unterlassen wird. Nachfolgend wird der Aufbau des Mikrostreifenleiters beschrieben.
5 ist eine Schnittansicht des Mikrostreifenleiters und zeigt Ausführungsbeispiel 5 der Erfindung. In der Abbildung kennzeichnet 51 die gedruckte Leiterplatte, 52 kennzeichnet den Mikrostreifenleiter, 53 kennzeichnet einen Masseleiter, 54 kennzeichnet ein Schutzharz und 55 kennzeichnet einen Abschirmdeckel. Der Mikrostreifenleiter 52 unterscheidet sich von dem nach dem Stand der Technik darin, dass der Mikrostreifenleiter innerhalb der gedruckten Leiterplatte ausgebildet wird.
Es wird die Arbeitsweise des so aufgebauten Mikrostreifenleiters beschrieben.
Um zu verhindern, dass die Signale von den PLL-Frequenzgeneratoren nach außen streuen, und umgekehrt ein externes Signal in die PLL-Frequenzgeneratoren eindringt, wird der Abschirmdeckel 55 an der gedruckten Leiterplatte 51 angebracht. Wenn der Mikrostreifenleiter 52 in einer äußeren Schicht der gedruckten Leiterplatte 51 ausgebildet wird, bewirken heftige mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug, dass die räumlichen Bedingungen hinsichtlich des Ab schirmdeckels 55 schwanken und damit die Eigenschaften des Mikrostreifenleiters verändert werden. Diese Veränderung der Eigenschaften bewirkt, dass die Schwingungsfrequenz f_vco des spannungsgesteuerten Oszillators 23 schwankt. In Folge dessen werden die in den Ausgangssignalen der PLL-Frequenzgeneratoren enthaltenen Störungskomponenten verstärkt, wobei daher die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x fehlerhaft reproduzierte Daten ausgeben.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 wird der Mikrostreifenleiter 52 in einer inneren Schicht der gedruckten Leiterplatte 51 ausgebildet, so dass der Mikrostreifenleiter 52 dem an der gedruckten Leiterplatte 51 befestigten Abschirmdeckel 55 nicht direkt gegenüberliegt. Gemäß diesem Aufbau wird ein Teil der gedruckten Leiterplatte 51 zwischen den Mikrostreifenleiter 52 und dem Abschirmdeckel 55 angeordnet, wobei damit Schwankungen der räumlichen Bedingungen auf Grund der mechanischen Erschütterungen und Schwingungen reduziert werden können.
Wenn ein Mikrostreifenleiter, der in einem Resonanzabschnitt des in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthaltenen spannungsgesteuerten Oszillators 23 verwendet wird, wie oben beschrieben durch eine innere Schicht einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet wird, können Veränderungen der Eigenschaften auf Grund der mechanischen Erschütterungen und Schwingungen reduziert werden, um Frequenzschwankungen des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zu unterdrücken.
(Ausführungsbeispiel 6)
Im Folgenden wird Ausführungsbeispiel 6 der Erfindung mit Bezug auf 2 beschrieben.
Ausführungsbeispiel 6 der Erfindung ist mit Ausführungsbeispiel 1 identisch, außer dass die im Schleifenfilter 22 verwendeten Kondensatoren C1, C2 und C3 und die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23, der im PLL-Frequenzgenerator von 2 enthalten ist, verwendeten Kondensatoren C4, C5 und C6 als Folienkondensatoren aufgebaut sind, wobei damit die Beschreibung von deren Ar beitsweise unterlassen wird. Nachfolgend wird der Aufbau der Folienkondensatoren beschrieben.
Wenn heftige mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug auf den Schleifenfilter 22 und den spannungsgesteuerten Oszillator 23 des PLL-Frequenzgenerators aufgebracht werden, ändern sich die Eigenschaften der Spulen und Kondensatoren, wobei damit die Schwingungsfrequenz f_vco schwankt. In Folge dessen werden die in den Ausgangssignalen der PLL-Frequenzgeneratoren enthaltenen Störungskomponenten verstärkt, wobei daher die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x fehlerhaft reproduzierte Daten ausgeben.
Wie in Ausführungsbeispiel 1 beschrieben wurde, wird der Schleifenfilter 22 aufgebaut durch: den ersten Integrationsabschnitt, der aus den Kondensatoren C1 und C2 und dem Widerstand R1 besteht; den Abschnitt zur Verschiebung des Spannungspegels, der aus dem Widerstand R2 und dem Transistor Tr1 besteht und den zweiten Integrationsabschnitt, der aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator C3 besteht und führt das Glätten des von der integrierten Schaltung mit PLL-Generator 21 ausgegebenen Signals und eine auf der Gleichspannung V_b basierenden Pegelverschiebung durch. Als Kondensatoren C1 bis C3 werden angesichts der Hochfrequenzkennlinien und der Größe keramische Kondensatoren verwendet.
Der spannungsgesteuerte Oszillator 23 wird aufgebaut durch: den Schwingungsabschnitt, der aus den Widerständen R5 bis R7, den Kondensatoren C4 bis C6, dem regelbaren Kondensator C_v, der Spule L und dem Transistor Tr2 besteht; und den Pufferabschnitt, der aus den Widerständen R8 bis R10 und dem Transistor Tr3 besteht. Entsprechend dem vom Schleifenfilter 22 ausgegebenen Signal gibt der Oszillator ein Signal mit der Schwingungsfrequenz f_vco aus, die durch die Formeln 5 und 6 gekennzeichnet werden. Als die Kondensatoren C1 bis C6 werden angesichts der Hochfrequenzkennlinien und der Größe keramische Kondensatoren verwendet.
Ein keramischer Kondensator hat im Vergleich zu einem Folienkondensator den Nachteil, dass die piezoelektrische Wirkung groß ist und leicht durch mechanische Erschütterungen und Schwingungen bewirkt wird.
Daher werden die im Schleifenfilter 22 verwendeten Kondensatoren C1 bis C3 und die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23 verwendeten Kondensatoren C4 bis C6 als Folienkondensatoren aufgebaut. Im Vergleich zu einem keramischen Kondensator, obwohl groß in den Abmessungen, ist ein Folienkondensator in allen Hochfrequenz-, Temperatur- und Schwingungsfestigkeitseigenschaften ausgezeichnet.
Wenn die im Schleifenfilter 22 verwendeten Kondensatoren C1 bis C3 und die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23 verwendeten Kondensatoren C4 bis C6 als Folienkondensatoren aufgebaut sind, wie oben beschrieben, können Veränderungen der Eigenschaften auf Grund der mechanischen Erschütterungen und Schwingungen reduziert werden, um Frequenzschwankungen des spannungsgesteuerten Oszillators 23 zu unterdrücken.
(Ausführungsbeispiel 7)
Im Folgenden wird Ausführungsbeispiel 7 der Erfindung mit Bezug auf 8 beschrieben.
Ausführungsbeispiel 7 der Erfindung ist mit Ausführungsbeispiel 3 identisch, außer dass ein Gummiteil auf die Oberseite der Verstärkungsplatte von 4 geklebt wird, wobei damit die Beschreibung von dessen Arbeitsweise unterlassen wird. Nachfolgend wird das Gummiteil beschrieben.
8 ist eine Schnittansicht des Mikrostreifenleiters und zeigt Ausführungsbeispiel 7 der Erfindung. In der Abbildung kennzeichnet 41 die gedruckte Leiterplatte, 42 kennzeichnet den Mikrostreifenleiter, 43 kennzeichnet den Masseleiter, 44 kennzeichnet das Schutzharz, 45 kennzeichnet die Verstärkungsplatte und 46 kennzeichnet das Klebemittel. Diese Komponenten sind in der gleichen Weise aufgebaut wie jene, die im Abschnitt des Mikrostreifenleiters von Ausführungsbeispiel 3 erscheinen und werden durch die identischen Bezugsziffern gekennzeichnet. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von Ausführungsbeispiel 3 darin, dass ein Klebemittel 77 auf die Oberseite der Verstärkungsplatte 45 aufgebracht wird, wobei ein Gummiteil 79 zwischen die Verstärkungsplatte und einem Abschirmdeckel 78 eingefügt wird.
Es wird die Arbeitsweise des so aufgebauten Mikrostreifenleiters beschrieben.
Wie in Ausführungsbeispiel 5 beschrieben wurde, wird, um zu verhindern, dass die Signale von den PLL-Frequenzgeneratoren nach außen streuen, und umgekehrt ein externes Signal in die PLL-Frequenzgeneratoren eindringt, der Abschirmdeckel 78 an der gedruckten Leiterplatte 41 angebracht.
Wenn heftige mechanische Erschütterungen und Schwingungen in einem Flugzeug auf die gedruckte Leiterplatte 41 aufgebracht werden, schwingt der Abschirmdeckel 78 mit, wobei die Eigenschaften des Mikrostreifenleiters und der Kondensatoren, die von dem Deckel abgedeckt werden, verändert werden. Diese Veränderung der Eigenschaften verstärkt die in den Ausgangssignalen der PLL-Frequenzgeneratoren enthaltenen Störungskomponenten, wobei die QAM-Demodulatoren 5a bis 5x fehlerhaft reproduzierte Daten ausgeben.
Um ein Mitschwingen des Abschirmdeckels 78 zu vermeiden, wird daher das Gummiteil 79 zwischen die Verstärkungsplatte 45 und den Abschirmdeckel 78 unter Verwendung des Klebemittels 77 eingefügt. Entsprechend diesem Aufbau wirkt das Gummiteil 79 als ein Teil zum Absorbieren mechanischer Erschütterungen und Schwingungen, um so zu verhindern, dass der Abschirmdeckel 78 mitschwingt, wodurch die Veränderung der Eigenschaften des Mikrostreifenleiters und der Kondensatoren unterdrückt werden kann.
Wenn das Gummiteil 79 zwischen die Verstärkungsplatte 45 und den Abschirmdeckel 78 eingefügt wird, die auf dem im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23, der in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten ist, verwendeten Mikrostreifenleiter angeordnet sind, wie oben beschrieben, können Veränderungen der Eigenschaften auf Grund der mechanischen Erschütterungen und Schwingungen reduziert werden, wobei Störungen des PLL-Frequenzgenerators unterdrückt werden können.
In Ausführungsbeispiel 1 ist die Anzahl der QAM-Modulatoren, der Frequenzwandler, der Tuner und der QAM-Demodulatoren a bis x oder 24. Alternativ muss die Anzahl nicht 24 sein, und die Anzahl der QAM-Modulatoren und der Frequenzwandler muss nicht der der Tuner und der QAM-Demodulatoren entsprechen.
In Ausführungsbeispiel 1 werden die MPEG-Transportströme mit einer Geschwindigkeit von 41,34 Mb/s in die QAM-Modulatoren 1a bis 1x eingegeben, wobei die Modulatoren 64-QAM-modulierte Wellen einer Mittelfrequenz von 36,125 MHz ausgeben. Die Geschwindigkeit der MPEG-Transportströme und die Mittelfrequenz und das Modulationsverfahren der Ausgangssignale sind nicht auf das Obige beschränkt.
In Ausführungsbeispiel 1 gibt der Frequenzwandler 2a ein Signal von 141 MHz aus, der Frequenzwandler 2b gibt ein Signal von 149 MHz aus und der Frequenzwandler 2x gibt ein Signal von 325 MHz aus. Alternativ können Signale mit anderen Frequenzen ausgegeben werden, sofern sich nicht alle die Signale miteinander auf der Frequenzachse überlappen.
In Ausführungsbeispiel 1 wählt der Tuner 4a das Signal mit 141 MHz aus, der Tuner 4b wählt das Signal mit 149 MHz aus und der Tuner 4x wählt das Signal mit 325 MHz aus, wobei die Tuner dann eine Frequenzumwandlung auf 36,125 MHz durchführen. Die auszuwählenden Signale und die Frequenz der Frequenzumwandlung sind nicht auf das Obige beschränkt, sofern die Tuner arbeiten können.
In Ausführungsbeispiel 1 werden mechanische Schwingungen in einem Flugzeug mit einer Frequenz im Bereich von 10 Hz bis 2 kHz angenommen. Die Frequenz kann einen anderen Wert aufweisen als jene, die im Standard DO-160D angegeben wurden. In Ausführungsbeispiel 1 wird die natürliche Kreisfrequenz von jedem PLL-Frequenzgenerator auf etwa 8 krad/sec eingestellt. Alternativ kann die natürliche Kreisfrequenz auf einen anderen Wert eingestellt werden, sofern sich der Wert in der Nähe der maximalen Frequenz mechanischer Schwingungen befindet.
In Ausführungsbeispiel 1 wird die Phasenvergleichsfrequenz von jedem PLL-Frequenzgenerator auf 1 MHz eingestellt. Die Frequenz kann einen anderen Wert auf weisen, sofern sich der Wert in der Nähe der maximalen Frequenz mechanischer Schwingungen befindet.
In Ausführungsbeispiel 1 ist der digitale Filter 34 des Trägerrückgewinnungsabschnitts aufgebaut, um von einer untergeordneten Art zu sein, und die Arbeitsgeschwindigkeit wird auf ein ganzzahliges Vielfaches der Schrittgeschwindigkeit eingestellt, wobei die Schleifenbandbreite auf etwa 15 kHz eingestellt wird. Es kann ein anderer Aufbau oder Wert verwendet werden, sofern die Frequenz höher ist als die maximale Frequenz mechanischer Schwingungen.
In Ausführungsbeispiel 3 wird die Verstärkungsplatte 45 auf die Oberseite des Mikrostreifenleiters 42 geklebt. Alternativ kann die Verstärkungsplatte auf die Unterseite oder auf beide Seiten des Mikrostreifenleiters geklebt werden. In Ausführungsbeispiel 3 besteht die Verstärkungsplatte 45 aus dem gleichen Material wie die gedruckte Leiterplatte 41. Alternativ kann die Verstärkungsplatte aus einem anderen Material bestehen, sofern die Eigenschaften des Mikrostreifenleiters nicht nachteilig beeinflusst werden. In Ausführungsbeispiel 3 wird ein Epoxid- oder Silikonkiebemittel mit ausgezeichneten Isolationseigenschaften als das Klebemittel 46 verwendet. Das Klebemittel kann aus anderen Komponenten bestehen, sofern die Eigenschaften des Mikrostreifenleiters nicht nachteilig beeinflusst werden.
In Ausführungsbeispiel 6 sind die im Schleifenfilter 22 verwendeten Kondensatoren C1 bis C3 und die im Resonanzabschnitt des spannungsgesteuerten Oszillators 23, der im PLL-Frequenzgenerator enthalten ist, verwendeten Kondensatoren C4 bis C6 Folienkondensatoren. Alternativ müssen nur ein Teil der Kondensatoren Folienkondensatoren sein.
Mittlerweile können die verschiedenen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung durch Verwendung von Computerprogrammen realisiert werden.

Claims

Sende- und Empfangsgerät mit: – Modulationseinrichtung (61) zum Modulieren von eingegebenen digitalen Daten; – erster Frequenzumwandlungseinrichtung (62) zum Umwandeln eines Signals, das von der Modulationseinrichtung in ein Signal einer vorgegebenen Frequenz ausgegeben wird; – Verstärker/Verzweigungseinrichtung (63) zum Verstärken und Verzweigen eines Signals, das von der ersten Frequenzumwandlungseinrichtung ausgegeben wird; – zweiter Frequenzumwandlungseinrichtung (64) zum Umwandeln eines Signals, das von der Verstärker/Verzweigungseinrichtung in ein Signal einer vorgegebenen Frequenz ausgegeben wird; und – Demodulationseinrichtung (65) zum Demodulieren digitaler Daten eines Signals, das von der zweiten Frequenzumwandlungseinrichtung ausgegeben wird, wobei – jede der ersten (62) und zweiten (64) Frequenzumwandlungseinrichtungen einen PLL-Frequenzgenerator umfasst, – die Demodulationseinrichtung (65) einen Trägerrückgewinnungsabschnitt aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass – natürliche Kreisfrequenzen von den PLL-Frequenzgeneratoren eingestellt werden, um einer maximalen Frequenz von mechanischen Schwingungen zu entsprechen, die von außen aufgebracht werden, oder sich in einer vorgegebenen Breite über oder unter der maximalen Frequenz befinden, oder – eine Bandbreite eines Schleifenfilters von dem Trägerrückgewinnungsabschnitt eingestellt wird, dass sie um eine vorgeschriebene Größe höher ist als die maximale Frequenz von mechanischen Schwingungen, die von außen aufgebracht werden.
Sende- und Empfangsgerät nach Anspruch 1, wobei sich die vorgegebene Breite in einem Bereich von ±50% darüber und darunter hinsichtlich der maximalen Frequenz befindet und die vorgegebene Größe 5kHz ist.
Sende- und Empfangsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der PLL-Frequenzgeneratoren aufweist: – eine integrierte Schaltung mit PLL-Generator (71), an der ein Kristalloszillator (74) von außen angeschlossen wird; – einen Schleifenfilter (72), der ein Signal filtert, das von der integrierten Schaltung mit PLL-Generator (71) ausgegeben wird; – einen spannungsgeregelten Oszillator (73), in dem eine Schwingungsfrequenz entsprechend einem Signal geändert wird, das von dem Schleifenfilter (72) ausgegeben wurde; – eine integrierte Verstärkerschaltung, die ein Signal verstärkt, das von dem spannungsgeregelten Oszillator (73) ausgegeben wird; und – eine Verzweigungspule, die ein Signal verzweigt, das von der integrierten Verstärkerschaltung ausgegeben wird, und – wobei eins der Signale, die von der Verzweigungspule ausgegeben wurden in die integrierte Schaltung mit PLL-Generator (71) eingegeben wird.
Sende- und Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Trägerrückgewinnungsabschnitt aufweist: – einen Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt (31), der ein eingegebenes, analoges Signal in ein digitales Signal umwandelt; – einen Phasenverschiebungs-Detektionsabschnitt (32), der die Berechnung der Phasenverschiebung an Hand der Daten durchführt, die vom Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt (31) ausgegeben werden; – einen Abschnitt zur Entfernung von Modulationskomponenten (33), der Modulationskomponenten von Daten entfernt, die von dem Phasenverschiebungs-Detektionsabschnitt (32) ausgegeben werden; – einen digitalen Filterabschnitt (34), der Daten filtert, die von dem Abschnitt zur Entfernung von Modulationskomponenten (33) ausgegeben werden; und – einen Schwingungsabschnitt (35), in dem eine Schwingungsfrequenz entsprechend den Daten geändert wird, die von dem digitalen Filterabschnitt (34) ausgegeben werden, und – wobei jeder von dem Schwingungsabschnitt (35) und dem Analog-Digital-Umwandlungsabschnitt (31) Daten in den Phasenverschiebungs-Detektionsabschnitt (32) eingibt.
Sende- und Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Phasen-Vergleichsfrequenz einer in dem PLL-Frequenzgenerator enthaltenen integrierten Schaltung mit PLL-Generator (71) eingestellt wird, um höher zu sein als die maximale Frequenz von mechanischen Schwingungen, die von außen aufgebracht werden.
Sende- und Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Spule, die in einem Schwingungsabschnitt eines spannungsgeregelten Oszillators (73) verwendet wird, der in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten ist, ein Mikrostreifenleiter ist.
Sende- und Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Verstärkungsplatte auf eine obere Seite und/oder eine untere Seite eines Mikrostreifenleiters geklebt wird, der in einem Schwingungsabschnitt eines spannungsgeregelten Oszillators (73) verwendet wird, der in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten ist.
Sende- und Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Spule, die in einem Schwingungsabschnitt eines spannungsgeregelten Oszillators (73) verwendet wird, der in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten ist, ein an der Oberfläche montierter Chip ist.
Sende- und Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Mikrostreifenleiter, der in einem Schwingungsabschnitt eines spannungsgeregelten Oszillators (73) verwendet wird, der in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten ist, durch eine innere Schicht einer gedruckten Leiterplatte gebildet wird.
Sende- und Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Kondensatoren, die in einem Schleifenfilter und einem spannungsgeregelten Oszillator (73) verwendet werden, die in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten sind, Folienkondensatoren sind.
Sende- und Empfangsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Verstärkungsplatte auf eine obere Seite und/oder eine untere Seite eines Mikrostreifenleiters geklebt wird, der in einem Schwingungsabschnitt eines spannungsgeregelten Oszillators (73) verwendet wird, der in jedem der PLL-Frequenzgeneratoren enthalten ist, und wobei ein Gummiteil zwischen die Verstärkungsplatte und einem äußeren Abschirmdeckel eingeführt wird.