FI102930B - Lähetin käsittäen elektronisen järjestelyn moduloidun kantoaaltosignaa lin tuottamiseksi - Google Patents

Description

102930 Lähetin käsittäen elektronisen järjestelyn moduloidun kan-toaaltosignaalin tuottamiseksi

Keksintönä on lähetin käsittäen elektronisen jär-5 jestelyn moduloidun kantoaaltosignaalin tuottamiseksi, jolloin tämä järjestely käsittää vähintään yhden suljettuun signaalisilmukkaan sisältyvän summaimen, alipäästö-suodattimen sekä pulssinmuodostimen, jota ohjataan tietyllä näytteitystaajuudella ja jonka muodostaa sigma-delta -10 (yksibittinen) signaalinmuutin.

Tämän tyyppinen elektroninen järjestely tunnetaan yleisesti yksibittisenä kooderina. Kun taajuudella f saapuva signaali, jonka kaista on n. f=0, syötetään tekniikan tason mukaisen järjestelyn summaimen ottoon (kantataajuus-15 signaali), ja pulssinmuodostinta ohjataan taajuudella fs, kooderin antosignaali käsittää f=0:n tuntumassa olevan kantataajuussignaalin lisäksi kantoaalto-amplitudimoduloi-dun kantataajuussignaalin, jonka taajuudet fc = n. f s (n= ...-2, -1, +1, +2,...)· Taajuusspektri amplitudimoduloi-20 tujen kantoaaltojen välillä on täynnä ns. kvantisointiko- hinaa. Kaistanpäästösuodattimen avulla voidaan suodattaa taajuudella fc saapuva haluttu amplitudimoduloitu kanto-: aalto, ja siten periaatteessa on aikaansaatu yksibittisen

• I

,V lähettimen ehdotus.

·’/·.' 25 Signaalivuodon välttämiseksi pulssinmuodostin voi- *:··; daan suunnitella siten, että se tuottaa yksibittisen sig- :*·*; naalin käsittäen (keskenään yhtä suuria) positiivisia ja (keskenään yhtä suuria) negatiivisia pulsseja, joiden le-veys on 1/(2.fs), ja jotka on erotettu toisistaan saman • · · 30 levyisten tyhjien kohtien välityksellä (ts. välien, joissa * · » ' *. ei ole signaalia).

• t :.**i Tekniikan tason mukaisella järjestelyllä on eräs luonteenomainen haitta. Käytännön suoritusmuodossa yksi-bittisen signaalin pulsseilla on tietty leveys. Tämän • · t . 35 seurauksena amplitudimoduloidut kantoaallot heikentyvät • · 2 102930 suhteessa kantataajuussignaaliin. Kun käytetään kaksi- tai kolmitasosignaaleita varten olevan vahvistimen antoastetta (ja sen perässä kaistanpäästösuodatinta), on tästä seura- r uksena tehokkuuden pieneneminen lähettimen vahvistimen 5 siinä antoasteessa, jossa järjestelyä käytetään.

Keksinnön kohteena on aikaansaada yksibittinen lähetin, jossa yllä mainittua haittaa ei esiinny. Tämä tavoite saavutetaan keksinnön mukaisesti moduloidun kanto-aaltosignaalin tuottamista varten olevan järjestelyn avul-10 la, joka käsittää kantoaaltotaajuudella fc ohjatun sekoit-timen, jolloin pulssinmuodostimen antosignaali syötetään sekoittimelle, ja taajuus fc on yhtä suuri kuin puolikas näytteitystaajuus tai tämän kokonaislukumonikerta.

Keksinnön mukaisessa yksibittisessä lähettimessä 15 sekoitin tuottaa taajuussiirrettyjen spektrien summan siten, että fc:n (tai -fc:n) luokkaa oleva amplitudimoduloi-tu kantoaalto on vaimentumaton. Kantataajuussignaali ja kaikki muut amplitudimoduloidut signaalit vaimentuvat nyt.

Samalla antovahvistinasteen tehohäviöllä syötetään nyt an-20 tenniin suurempi signaali kaistanpäästösuodattimen läpi.

Jotta vältetään kvantisointikohinan moduloituminen taa-: juuskaistalle kantotaajuuden fc tuntumassa, kantotaajuus : fc valitaan siten, että se on yhtä suuri kuin puolikas näytteitystaajuus (fc = n.fs/2) tai tämän kokona is lukumo-!t'.j 25 nikerta, jolloin fs on pulssinmuodostimen näytteitystaa- *:*·: juus, ja n = 1,2,3,---).

·*·*· Keksinnön mukaisen lähettimen edullisessa suoritus- • · i muodossa sekoitin muodostaa osan suljettua signaalisil-mukkaa, ja tämä silmukka käsittää kantotaajuudella fc oh- • · · .'.I 30 jatun toisen sekoittimen, jolloin ensimmäisen sekoittimen • « « *. antosignaali syötetään toiselle sekoittimelle. Tässä edul- • · lisessa suoritusmuodossa vääristymät ja kohina kantataa-juuskaistan sisällä vaimentuu voimakkaasti ensimmäisessä sekoittimessa, sillä tämä sekoitin sisältyy suljetun sig-. 35 naalisilmukan myötähaaraan. Moduloitu signaali demoduloi- 3 102930 daan suljetun silmukan takaisinkytkentähaarassa toisen sekoittimen välityksellä. Jos pulssit on yksibittisessä signaalissa erotettu toisistaan tyhjillä kohdilla, tämä signaali voidaan käsitellä kolmitasoissa antoasteessa, 5 jonka perässä on kaistanpäästösuodatin. Mikäli pulsseja ei ole erotettu tyhjillä väleillä, riittää, kun käytetään yksinkertaisempaa kaksitasoista antoastetta.

Toisen sekoittimen käsittävän järjestelyn esimerk-kisuoritusmuodossa suljettu signaalisilmukka käsittää myös 10 tehovahvistimen. Tehovahvistimen sisällyttäminen signaali- silmukkaan aikaansaa ehdotuksen tehovahvistimeksi, jolloin signaalin takaisinkytkennän seurauksena signaalivääristymä on pienentynyt jyrkästi.

Vaatimus, että kantotaajuuden fc tulee olla yhtä 15 suuri kuin puolikas näytteitystaajuudesta tai sen koko-naislukumonikerta, asettaa suuria rajoituksia kantotaajuuden fc vapaalle valinnalle siinä tapauksessa, että on kyse digitaalisesta ottosignaalista ja/tai digitaalisesta alipäästösuodattimesta signaalisilmukassa.

20 Keksinnön mukaisen järjestelyn vaihtoehtoisessa esirnerkkisuoritusmuodossa järjestely käsittää digitaali-analogia-signaalimuuttimen tai näytteitystaajuusmuuttimen, : , jonka anto on kytketty summaimen ottoon. Esimerkiksi tie- ν', tyllä taajuudella fs ohjattua digitaalista interpolointi- 25 piiriä voidaan käyttää näytteitystaajuusmuuttimena. Digi-·:··· taalisen interpolointipiirin avulla digitaalinen ottosig- naali voidaan muuttaa yksibittiseksi signaaliksi. Jos signaalisilmukassa käytetään jotakin vastaavaa suodatinta di-gitaalisen alipäästösuodattimen asemesta, on mahdollista · · 30 ohjata interpolointipiiriä ennen silmukkaa ja pulssinmuo-dostinta silmukan sisällä eri näytteitystaajuuksilla.

• · :.*·· Vaihtoehtoisessa esirnerkkisuoritusmuodossa aikaan- saadaan lähetin, joka käsittää elektronisen järjestelyn kulmamoduloidun kantoaaltosignaalin tuottamiseksi, jolloin .* . 35 lähetin käsittää vähintään kaksi rinnakkaista yhdistelmää,

• · I

• · I « · 4 102930 ensimmäinen kantoaaltosignaalin modulointi seksi tai jälkimmäinen signaalin moduloimiseksi, jota on vaihesiirretty 90 °:lla verrattuna tähän kantoaaltosignaaliin, ensimmäinen samavaiheisen kantataajuussignaalin tai jälkimmäinen 5 kvadratuuri-kantataajuussignaalin avulla. Tässä keksinnön esimerkkisuoritusmuodossa rinnakkaiset yhdistelmät käsittävät kumpikin keksinnön mukaisen järjestelyn edullisen suoritusmuuodon, jolloin kahden rinnakkaisen yhdistelmän suljetut signaalisilmukat sisältävät kumpikin kaksi sekoi-10 tinta, ja jolloin yhden rinnakkaisyhdistelmän kahta sekoi-tinta ohjataan signaalin avulla, jonka taajuus fc on yhtä suuri signaalilla, jonka välityksellä kahta sekoitinta toisessa rinnakkaisyhdistelmässä ohjataan ja jota on vaihesiirretty 90 °:lla verrattuna tähän signaaliin. Sekoit-15 timien ohjaamiseksi käytetään edullisesti kolmitasoisia signaaleita, esimerkiksi tyyppiä, jossa pulssit on erotettu toisistaan väleillä, joiden leveys on sama kuin pulssien leveys.

Kahden rinnakkaisyhdistelmän antosignaalit ovat 20 kaksi moduloitua yksibittistä signaalia, joita on vaihe-, siirretty toisiinsa nähden 90 e:n verran. Pulssit on näis- ; sä signaaleissa erotettu toisistaan tyhjillä kohdilla.

• Signaalin tyhjät kohdat ovat yhtenevät toisen signaalin pulssien kanssa ja päinvastoin siten, että signaalit voi-25 daan yhdistää yhdeksi kaksitasoiseksi signaaliksi. Viimek-"**: si mainittua signaalia voidaan käsitellä tekniikan tason :*·*: mukaisella tavalla hyvän hyötysuhteen omaavassa, kytketys- sä päätevahvistimessa.

.·.·. Viimeksi mainitun esimerkkisuoritusmuodon mukaan *·* " 30 aikaansaadaan ehdotus, joka asettuu kulmamodulaattorin • ♦ · kantotaajuuden tuntumaan taajuuskaistalle, ja jota voidaan • · *.**: käyttää tuntumattomasti esimerkiksi amplitudimodulointia, tynkäkaista-amplitudimodulointia, yksisivukaista-amplitu-dimodulointia, taajuusmodulointia tai vaihemodulointia

• · I

,·, ; 35 varten. Moduloinnin luonteen määrittävät ottosignaalit rinnakkaisissa piireissä, eivät sinänsä itse piirit.

5 102930 Lähetin, joka käsittää keksinnön mukaisen kaksitasoisen kulmamodulaattorin, tuo mukanaan merkittäviä käytännön etuja Alankomaiden patenttihakemukseen NL 8101109 sisältyvään tekniikan tason mukaiseen kolmitasoiseen kul-5 mamodulaattoriin nähden, jolloin mainitun hakemuksen haittana on, että tietyissä olosuhteissa, esimerkiksi tapauksessa, jossa esiintyy amplitudiltaan pieniä signaaleita, kolmitasoisella signaalilla saattaa olla hyvin kapeita huippuja, joita tunnettu piiri ei pysty tuottamaan ilman 10 että ne vääristyvät. Siten seurauksena on singaalivääris-tymä. Lisäksi kaksitasoinen kytkentä-antoaste voidaan rakentaa yksinkertaisemmalla tavalla kuin kolmitasoinen aste.

Keksinnön mukaisesti kaksitasoisen kulmamodulaatto-15 rin käsittävän lähettimen esimerkkisuoritusmuodossa tämä lähetin käsittää kaksi digitaali-analogiasignaalimuutinta (D/A) tai kaksi näytteitystaajuusmuutinta, jolloin jomman kumman D/A-signaalimuuttimen anto tai jomman kumman näyt-teitystaajuusmuuttimen anto on kytketty erikseen summaimen 20 ottoon jommassa kummassa rinnakkaisyhdistelmässä. Tämän , , tyyppisessä kulmamodulaattorissa digitaaliset ottosignaa- lit voidaan muuttaa analogisiksi signaaleiksi tai yksibit- ·' ' tisiksi signaaleiksi näytteitystaajuusmuuttimien välityk sellä.

• I

25 Keksintöä selitetään jatkossa esimerkkisuoritusmuo- *:*·: tojen avulla ja viitaten kuvioihin, jotka ovat: :*·*· kuvio 1 lohkokaavio yksinkertaisesta esimerkkisuo- ritusmuodosta yksibittistä lähetintä varten; kuvio 2 lohkokaavio yksibittisestä lähettimestä kä-

« I I

t..*t 30 sittäen toisen sekoittimen suljetussa signaalisilmukassa, • · · sekä sisältäen digitaalisen interpolointipiirin; ja • · ·.*·; kuvio 3 yksibittinen lähetin kulmamodulointia '"! varten käsittäen kaksi interpolointipiiriä.

Kuvio 1 kuvaa lohkokaaviona yksinkertaista esimerk- • 4 < 35 kisuoritusmuotoa lähettimestä käsittäen järjestelyn modu- • «i • · β 102930 6 loidun kantoaaltosignaalin tuottamiseksi keksinnön mukaisesti, sisältäen sigma-delta (yksibittisen) signaalinmuut-timen, jonka muodostavat suljettuun silmukkaan sisältyvä summain 1, alipäästösuodatin 2 sekä pulssinmuodostin 3, 5 jota ohjataan näytteitystaajuudella 2.fc/n (jolloin fc on kantataajuus ja n on luonnollinen luku), kuin myös (kytkentä) sekoitin 4, jota ohjataan kantotaajuudella fc. Järjestely käsittää lisäksi kaistanpäästösuodattimen 5 kaistan taajuuksia varten, jotka ovat lähellä kantotaajuutta 10 fc.

Modulointisignaali 6 syötetään summaimen 1 yhteen ottoon. Pulssinmuodostimen 3 antosignaalissa ottosignaali on saatavilla amplitudimodulointina kantotaajuuksilla fc, jotka ovat pulssinmuodostimen 3 näytteitystaajuuden koko-15 naislukumonikertoja. Sekoittimen 4 antosignaalin spektri on pulssinmuodostimen antosignaalin taajuussiirrettyjen spektrien summa siten, että taajuuden fc käsittävällä moduloidulla kantoaallolla on maksimiarvo. Sen välttämiseksi, että jälkimmäinen antosignaali sisältää myös fc:n lä-20 heisyydessä kaistalla moduloitua kvantisointikohinaa, kan- tataajuuden fc täytyy olla yhtä suuri kuin pulssinmuodos- • timen 3 näytteitystaajuuden puolikas tai tämän kokonais-lukumonikerta. Sekoittimen 4 antosignaali, yksibittinen signaali, syötetään (antenni)-kaistanpäästösuodattimen 5 : *·' 25 käsittävään antovahvistimeen.

• * ·:**: Kuvio 2 kuvaa lohkokaaviona lähetintä, joka jälleen :*·*; käsittää summaimen 1, alipäästösuodattimen 2, pulssinmuo- dostimen 3, (kytkentä)sekoittimen 4 sekä kaistanpäästösuo-dattimen 5. Toisin kuin kuvion 1 yhteydessä sekoitin 4 • · « .·.! 30 sisältyy nyt suljettuun signaalisilmukkaan, ja tämä sil- • · · mukka käsittää lisäksi toisen (kytkentä)sekoittimen 7.

• · Vääristymät ja kohina kantataajuuskaistan sisällä vaimen- tuvat voimakkaasti ensimmäisen sekoittimen 4 välityksellä, koska se sijaitsee suljetun signaalisilmukan myötähaaras- • · · f.'f . 35 sa. Suljetun silmukan toinen sekoitin 7 aikaansaa ensim- • · » 7 102930 raäisen sekoittimen 4 välityksellä moduloidun takaisinkyt-kentäsignaalin demoduloinnin. Kaistanpäästösuodatin 5 on analogisia signaaleita varten; päästökaista voidaan valita verraten leveäksi, mikäli ehtona on että taajuusspektri 5 tärkeiden taajuuskaistojen varrella on verraten puhdas (siinä on vähän kvantisointikohinaa). Tällaisia ehtoja voidaan tehdä sinänsä tunnetulla tavalla alhaisen näyt-teitystaajuuden kustannuksella pulssinmuodostimia 3 varten.

10 Kuvio 2 kuvaa edelleen digitaalista interpolointi- piiriä 8, joka toimii näytteitystaajuusmuuttimena. Tämän interpolointipiirin avulla digitaalinen ottosignaali 6 voidaan muuttaa yksibittiseksi signaaliksi. Mikäli lisäksi käytetään digitaalisen sijaan analogista suodatinta ali- 15 päästösuodattimena 2, interpolointipiiriä 8 ja pulssinmuo-dostinta 3 varten voidaan käyttää erilaisia näytteitystaa-juuksia, mikä periaatteessa ei aseta lisärajoituksia kan-tataajuuden fc valinnan suhteen taajuuden liittyessä puls-sinmuodostimen näytteitystaajuuteen.

20 Kuvio 3 kuvaa lohkokaaviona yksibittistä lähetintä kulmamodulointia varten käsittäen kaksi interpolointipiiriä 8, 15. Lähetin käsittää kaksi rinnakkaisyhdistelmää, : joista kumpikin sisältää suljetun signaalisilmukan sisällä v,' yhden summaimen 1, 9, yhden alipäästösuodattimen 2, 10, :/·: 25 yhden puissinmuodostimen 3, 11 ja kumpikin kaksi sekoitin- ·;··; ta 4 ja 7; 12 ja 14, kuin myös yhdysasteen 16 ja kaistan- ;*·’· päästösuodattimen 5.

Tässä lähettimessä (digitaalinen) kantataajuussig-naali 6 ja sen kvadratuurisignaali 13 syötetään eri inter- • 00 y.l 30 polointipiireihin 8, 13, minkä jälkeen täten yksibittisik-• · · si signaaleiksi muutetut modulointisignaalit syötetään • · ·.*·: kukin oman rinnakkaisyhdistelmän summaimelle 1, 9. Yhden < ’ rinnakkaisyhdistelmän kahta sekoitinta 4, 7 ohjataan sig- ,·<«, naalin avulla, jonka taajuus fc on yhtä suuri kuin kahta . 35 sekoitinta 12, 14 toisessa rinnakkaisyhdistelmässä ohjaa- • · 8 102930 van signaalin taajuus ja jonka vaihetta on siirretty 90 e:lla verrattuna tähän signaaliin. Jos kahdessa rinnak-kaisyhdistelmässä pulssinmuodostimet on suunniteltu siten, että ne tuottavat yksibittisiä signaaleita, jotka on muo-5 dostettu (keskenään yhtä suurten) positiivisten ja (keskenään yhtä suurten) negatiivisten, tietyn leveyden käsittävien pulssien välityksellä ja jotka on erotettu toisistaan saman levyisillä tyhjillä kohdilla, kaksi rinnakkaisyhdis-telmää tuottaa kantotaajuudella fc saapuvan moduloidun 10 signaalin, samalla kun aina silloin, kun toiselta rinnak-kaisyhdistelmältä saapuva moduloitu signaali sisältää tietoa (ts. se ei ole yhtä kuin nolla), toiselta rinnakkais-yhdistelmältä tuleva signaali on nolla, ja päinvastoin. Nämä kaksi moduloitua yksibittistä, 90 °:n verran vaihe-15 siirrettyä signaalia (käsittäen tyhjät kohdat) yhdistetään yhdysasteessa 16 kaksitasoiseksi signaaliksi, joka sitten syötetään kaistanpäästösuodattimelle 5. Interpolointi-piirien 8, 15 avulla digitaaliset ottosignaalit voidaan muuttaa yksibittisiksi signaaleiksi syötettäviksi toiset 20 signaalit toiseen ja toiset toiseen summaimeen 1, 93 erikseen kummassakin kahdessa rinnakkaisyhdistelmässä.

1 * i

' ' I

• t

• « I

• I I

• · • · · • · ·

• · I

• · • · · • * I • · »*t • · · · · • · • · · • · · • · • « I f I a f « a a • « a a a · a a a * a » « a

Claims (6)

102930

1. Lähetin käsittäen elektronisen järjestelyn moduloidun kantoaaltosignaalin tuottamiseksi, jolloin tämä 5 järjestely käsittää vähintään yhden suljettuun signaali-silmukkaan sisältyvän summaimen (1), alipäästösuodattimen (2) sekä pulssinmuodostimen (3), jota ohjataan tietyllä näytteitystaajuudella (fs) ja jonka muodostaa sigma-delta (yksibittinen) signaalinmuutin, tunnettu siitä, 10 että tämä järjestely käsittää sekoittimen (4), jota ohjataan kantotaajuudella fc, jolloin pulssinmuodostimen (3) antosignaali syötetään sekoittimelle (4), ja taajuus fc on yhtä suuri kuin näytteitystaajuuden puolikas tai tämän kokonaislukumonikerta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että sekoitin (4) muodostaa osan suljetusta signaalisilmukasta, ja tämä silmukka käsittää toisen sekoittimen (7), jota ohjataan kantotaajuudella fc, jolloin ensimmäisen sekoittimen (4) antosignaali syötetään 20 toiselle sekoittimelle.

: . 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että suljettu signaalisilmukka ; käsittää tehovahvistimen.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen järjes- ·;··· 25 tely, tunnettu siitä, että järjestely käsittää digitaali-analogia-signaalinmuuttimen tai näytteitystaa- juusmuuttimen (8) , jonka anto on kytketty summaimen (1) .. ottoon. • · » * · · Γ.Γ

5. Lähetin käsittäen elektronisen järjestelyn kul- • · * _ \ * 30 mamoduloidun kantoaaltosignaalin tuottamiseksi, jolloin • · lähetin käsittää vähintään kaksi rinnakkaisyhdistelmää ·:··; ensimmäisen kantoaaltosignaalin moduloimiseksi, ja toisen >.j.> signaalin moduloimiseksi, jota on vaihesiirretty 90 °:lla f » | . sen kantoaaltosginaaliin nähden, ensimmäisessä tapauksessa • < 35 samavaiheisen kantataajuussignaalin ja toisessa tapaukses- 10 102930 sa kvadratuuri-kantataajuussignaalin välityksellä, tunnettu siitä, että rinnakkaisyhdistelmät on kukin muodostettu patenttivaatimuksen 2 mukaisen järjestelyn avulla, jolloin kahta sekoitinta (4,17) toisessa rinnak-5 kaisyhdistelmässä ohjataan signaalin välityksellä, jonka taajuus fc on yhtä suuri kuin signaalin taajuus, jonka avulla ohjataan kahta sekoitinta (12, 14) toisessa rinnakkaisyhdistelmässä ja jota on vaihesiirretty 90 °:lla tähän signaaliin nähden.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen lähetin, tunnettu siitä, että lähetin käsittää kaksi digi-taali-analogia -signaalinmuutinta tai kaksi näytteitystaa-juusmuutinta (8, 15) , jolloin jomman kumman digitaali- analogia -signaalinmuuttimen anto tai näytteitystaa-15 juusmuuttimen anto on erikseen kytketty summaimen ottoon jommassa kummassa rinnakkaisyhdistelmässä. • » 1 • < I « I • • · · · • · · • · t • · • · · « · · « · • * · * · · • · · • · • · · • · · • · • · ' I · * · · • · · I I t « · 11 102930