FI103159B - Sisääntulosignaalin suoraan kvadratuurinäytteyttävä vastaanotin - Google Patents

Description

103159

Sisääntulosignaalin suoraan kvadratuurinäytteyttävä vastaanotin Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osan mukainen vastaanotin.

Kirjoituksessa jonka otsikkona on "Quadrature Sampling of FM-Bandpass Signals - Implementation and Error Analysis", W. Rosenkranz, Proc. of the Int. Conf. on Digital Signal Processing, Firenze, Italia, 1987, ss. 377 -381, esi-10 tetään taajuusmoduloitujen kaistanpäästösignaalien näyt-teitys, jossa kompleksisen verhokäyrän reaali- ja imagi-naariosat eli 90° vaihe-erossa olevat komponentit, tuotetaan suoraan näytteittämällä moduloidut kantoaaltotaajuudella fc olevat kaistanpäästösignaalit. Tässä tarkoituksessa analogi-15 digitaalimuunninta ohjataan taajuuden fq omaavien jaksolli-sesti toistuvien näytteityspulssien avulla, jota taajuutta jäljempänä kutsutaan kellotaajuudeksi fq.

Kellotaajuus fq on valittava siten, että normaali-komponentin, so. kaistanpäästösignaalin reaaliosan, näyttei-20 tyksen näyteväli Ta tarkasti vastaa kantoaaltotaajuuden puolta aallonpituutta tai vastaavasti tämän aikavälin ko-konaislukumoninkertaa. Parittomilla moninkerroilla joka toisen näytteen etumerkki voidaan kuitenkin vaihtaa. 90° komponentin, joka on 90° vaihe-erossa täten tuotettujen normaali-25 komponentin näytearvoihin nähden, näytearvojen tuottamiseksi tulosignaali on näytteitettävä ajanhetkinä, jotka normaali- • · jt· · komponentin näytteityshetkiin nähden edustavat kantoaalto- signaalin aallonpituuden neljäsosan tai neljäsosan plus kan- • » * toaaltosignaalin puolen aallonpituuden kokonaislukumoninker-30 ran suuruista aikaviivettä. Myös tässä tapauksessa paritto- ... millä moninkerroilla joka toisen näytearvon etumerkki voi- i * » daan vaihtaa. Tällä tavoin saadaan näyteparit, jotka vastaa- » * « ’·* ' vat näytteitystaajuutta fa = 1/Ta ja jotka vastaavat komp- leksisen verhokäyrän reaali- ja imaginaariosia.

. 35 Edellä mainitussa kirjoituksessa esitetyssä piiri- sovitelmassa on tarpeen vain yksi analogi-digitaalimuunnin.

103159 2

Kellotaajuus fq valitaan siten, että kellojakso Tq = l/fq on yhtäsuuri kuin aallonpituuden neljäsosa plus kantoaaltotaajuuden puolen aallonpituuden kokonaislukumonin-kerta. Näin ollen edellä mainitut kaksi ehtoa täyttyvät vuo-5 rotellen siten, että kukin näytearvo vuorotellen vastaa nor-maalikomponenttia ja 90° komponenttia. Interpolaatiosuotimen avulla eliminoidaan pareittain saatujen I- ja Q-komponenttien aikaviive, joten suotimen ulostuloon saadaan I- ja Q-komponenttien samanaikaista näytteitystä vastaavat 10 arvot. Kantoaaltotaajuuden fc suhde puoleen näytteitystaa-juuteen fa/2 on kokonaisluku eikä sitä voida mielivaltaisesti valita.

Lisäehtona on, että näytteitystaajuus on vähintään yhtäsuuri kuin näytteitettävän kaistanpäästösignaalin kais-15 tanleveys B.

Kaistanpäästösignaaleilla, joiden sisältö johdetaan bittikellotaajuuteen fb perustuvasta binaaristen arvojen sekvenssistä, on edullista, että näytteitystaajuus fa valitaan siten, että se on yhtäsuuri kuin bittikellotaajuus fb.

20 Lähetysjärjestelmissä, joissa tällä bittikellotaa- juudella fb on esimerkiksi ennalta määrätty arvo, esitetyt seikat rajoittavat huomattavasti kantoaaltotaajuuden fc valintaa tunnetun tekniikan mukaisissa sovitelmissa.

Keksinnön tavoitteena on lisätä valintamahdolli-25 suuksia käytettävissä olevien kantoaaltotaajuuksien joukosta tämäntyyppisessä vastaanottimessa.

• ♦ · .**1 Tämä tavoite saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tun- • ♦ · ·**.’ nusmerkkiosan mukaisen vastaanottimen avulla.

• · *···' Valittavan ryhmäetäisyyden avulla näytevälin Ta, jo- • t · ·.· * 30 ka vastaa ryhmän ensimmäisen näytteityshetken ja seuraavan ryhmän ensimmäisen näytteityshetken välistä etäisyyttä (ryhmän pituutta), pituus voidaan valita mielivaltaisesti. Tämä on edullista sikäli, että näyteväli ja kantoaaltotaa-• _ juus voidaan sovittaa toisiinsa valitsemalla ryhmäetäisyys 35 tarkoituksenmukaisesti. Näytteityshetkien ryhmässä saman etäisyyden omaavien näytteityshetkien avulla normaali ja 90° 3 103159 komponentti saadaan ennestään tunnetulla tavalla. Valittaessa ryhmäetäisyydet sen mukaisesti perättäisten ryhmien vastaavien näytearvojen välille kehittyy vaiheenkierto. Tämä vaiheenkierto voidaan eliminoida näytearvojen jatkokä-5 sittelyn avulla.

Jos ryhmäetäisyys valitaan siten, että se vastaa kantoaaltosignaalin aallonpituuden neljäsosan moninkertaa, mainittu vaiheenkierto vastaa 90° moninkertaa. Tämä on edullista sikäli, että jatkokäsittely supistuu näytearvojen in-10 vertoinniksi ja tarvittaessa näytearvojen keskinäiseksi vaihtamiseksi. Koska invertoinnit ja vaihtamiset voidaan suorittaa suhteellisen yksinkertaisella tavalla, jatkokäsittely edellyttää tässä suoritusmuodossa vain vähän piirejä ja kustannuksia.

15 Valittaessa kahden perättäisen ryhmän väliset yksit täiset ryhmäetäisyydet erisuuriksi myös nämä vaihtamiset ja tarvittaessa myös invertoinnit voidaan jättää pois. Eräässä toisessa suoritusmuodossa keskenään erisuuret ryhmäetäisyydet voivat tuottaa näytearvoja, jotka kukin edus-20 tavat erisuurta vaiheenkiertoa. Kuten jäljempänä esimerkkinä olevan suoritusmuodon yhteydessä on selitetty, vastaanotettujen signaalien jatkokäsittelyä voidaan siten yksinkertaistaa.

Keksintö selostetaan ja selitetään seuraavassa vii-25 täten esimerkkinä olevaan suoritusmuotoon, joka on esitetty piirustuksissa, joissa: * · · * · · : .·. kuvio 1 esittää suoran 90° vaihe-erolla tapahtuvaa • i i • · · · .···, näytteitystä käyttävän vastaanottimen lohkokaaviota; • · kuvio 2 esittää näytteityspulssisekvenssiä ja eri » · f 30 kytkentäsignaalien aikadiagrammoja tulosignaalin 8-bitti-sellä ylinäytteityksellä 158 peruskellosignaalin bittivä- * * * V " Iillä sekä näytteityspulssien jatkumista jaksollisesti kun- kin bittivälin jälkeen; .' . kuvio 3a esittää näytearvoja näytteityksen jälkeen; 35 kuvio 3b esittää näytearvoja interpoloinnin jälkeen; kuvio 3c esittää näytearvoja keskiarvojen ottamisen , 103159 4 jälkeen; kuvio 4 esittää näytteityspulsseja ja eri kytken-täsignaalien aikadiagranunoja tulosignaalin 8-bittisellä yli-näytteityksellä 158 peruskellosignaalin bittiaikavälillä se-5 kä näytteityspulssien jatkumista jaksollisesti vastaavasti 159 ja 155 peruskellosignaalin jälkeen.

Seuraavissa esimerkkinä olevissa suoritusmuodoissa binaarikoodiset signaalit perustuvat bittitaajuuteen fb = 270,833 kHz (= 13 MHz/48) ja ne moduloidaan HF-kantoaaltoon 10 kulmamodulaatiota käyttäen. Kuvio 1 esittää lohkokaavion muodossa radiovastaanotinta, joka käsittää HF-osan 1, 90° vaihe-eroa vastaavan osan 2 sekä sovitelman 3 digitaalista signaalinkäsittelyä varten.

HF-osassa 1 vastaanotetun signaalin taajuus valitaan 15 ja muunnetaan kantoaaltotaajuudelle. Tässä tarkoituksessa HF-vastaanottoasteesta 11 vastaanotettu signaali alassekoi-tetaan ensimmäiselle välitaajuudelle ZF1 ensimmäisen VT-sekoittajan 12 avulla, johon ensimmäinen VT-oskillaattori 13 syöttää ensimmäisen muuttuvan VT-sekoitustaajuuden f2fi. Täl-20 le ensimmäiselle välitaajuudelle alassekoitettu tulosignaali alipäästösuodatetaan ensimmäisessä VT-vahvistimessa 14, vahvistetaan ja syötetään toiseen VT-sekoittajaan 15, jossa tulosignaali alassekoitetaan toiselle välitaajuudelle ZF2 toisen VT-oskillaattorin 16 syöttämän toisen sekoitustaajuuden 25 avulla. Toisessa VT-vahvistimessa 17 tämä toinen välitaajuus ZF2 jälleen kaistanpäästösuodatetaan ja vahvistetaan.

t · e .**1 Toinen välitaajuus ZF2 syötetään analogi-digitaali- • · muuntimeen 21 90° vaihe-eroa vastaavassa osassa 2. Tätä ana- • < logi-digitaalimuunninta 21 ohjataan keskuskellogeneraattorin • · * *·* ' 30 20 kehittämien kellopulssien fi avulla. Tässä esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa toinen sekoitustaajuus fZF2 väli- • · · ; taan siten, että se vastaa puolen kellotaajuuden fb koko- •Τ; naislukumoninkertaa. Toisen oskillaattoritaa juuden fZF2 ja r , puolen kellotaajuuden fb kokonaislukusuhteeksi valittiin ar- 35 vo 79. Tämä tuottaa toiseksi välitaajuudeksi 10,6979166 MHz, '..F joka on edullinen sikäli, että tämä välitaajuus eroaa vain 103159 5 vähän radioalueella käytetystä 10,7 MHz välitaajuudesta. Tämä on edullista sikäli, että kaupallisesti saatavilla olevia suodattimia voidaan käyttää tällä valitulla välitaajuudella ZF2.

5 Keskuskello-ohjaimeen 20 on sovitettu kellogene- raattori 201, joka kehittää toisen välitaajuuden fZF2 aallonpituuden neljäsosan peruskellon. Toisen välitaajuuden ZF2 ja peruskellon välillä käytetyn taajuussuhteen poikkeamat aiheuttavat taajuuden sivuunvirityksen. Sellaiset taajuuden 10 sivuunviritykset, jotka ovat pieniä signaalin kaistanleveyteen nähden, voidaan sallia käytettäessä asianmukaisesti sovitettua signaalin jatkokäsittelyä. On kuitenkin edullisempaa eliminoida tällaiset taajuuden sivuunviritykset ennakolta. On erityisen edullista johtaa myös toisen oskillaattorin 15 16 sekoitustaajuus kellogeneraattorista 201. Tämä tekee mah dolliseksi määrätä toisen välitaajuuden ZF2 ja peruskello-taajuuden taajuusvastesuhde jäykästi riippumatta ulkoisista vaikutuksista.

Tässä esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa 158 pe-20 ruskellosignaalia vastaavat tarkasti bittitaajuuden fb omaavaa bittikelloa. Tämä peruskellosignaali syötetään laskuriin 202. Tämä laskuri 202 kehittää näytteityspulssin fi joka yhdeksännellä peruskellosignaalilla. Näin ollen kaksi perät-täistä näytettä ovat tarkasti toisen välitaajuuden ZF2 2H 25 aallonpituuden verran erillään. Laskuri kehittää yhteensä tarkasti seitsemäntoista tällaista saman etäisyyden omaavaa · · ,*” perättäistä näytteityspulssia yhden bittikellon aikana. Nämä « · · ··· · seitsemäntoista perättäistä näytearvoa muodostavat siten sa- • « ·...’ man etäisyyden omaavien näytearvojen ryhmän. Näytteityspuls- • · · ϊ.: · 30 si joka esiintyisi 153. näytepulssilla poistetaan, joten tarkasti yhdeksän normaalikomponentin näytearvoa ja kahdek- - san 90° vaihe-erossa olevan komponentin näytearvoa saadaan • ·’*: tällä tavoin sisällytetyksi yhteen bittikelloon. 158 perus- / , kellosignaalin jälkeen laskuri nollataan ja kellon kehittä- ' 35 minen näytteityspulsseille fi aloitetaan uudelleen edellä selitetyllä tavalla. Tällä tavoin kehitettyjen näytepulssien 103159 6 fi sekvenssi jatkuu jaksollisesti kunkin 158. peruskel-losignaalin jälkeen.

Näytearvojen ryhmän viimeisen näytearvon ja seuraa-van näytearvojen ryhmän ensimmäisen näytearvon välillä on 5 tarkasti 14 peruskellosignaalia. Ryhmät seuraavat siten toisiaan 14 peruskellosignaalin välein. Tässä esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa ryhmien välinen etäisyys on valittu suuremmaksi kuin kahden perättäisen näytearvon väli yhdessä ryhmässä. Ryhmäetäisyys voidaan kuitenkin valita myös pie-10 nemmäksi kuin kahden perättäisen näytearvon väli ryhmässä edellyttäen, että käytetään vastaavasti nopeampaa analogi-digitaalimuunninta.

Laskurien tekninen toteutus on digitaalielektroniikan asiantuntijoiden tuntema. Eräs tällaisen laskurin mah-15 dollisista suoritusmuodoista voidaan ottaa luvusta 10.7 "Systematischer Entwirrung von Schaltwerken" kirjasta "Halbleiterschaltungstechnik", U. Tietze, Ch. Schenk, Springer Verlag Berlin, 8. painos, ss. 259 - 268. Seuraavassa laskurin teknistä toteutusta ei siten lähemmin selitetä. Sen 20 sijaan laskurin 202 kunkin kytkentäulostulosignaalin aika-jännitediagrammat esitetään erillisissä kuvioissa laskurin 202 lähempää kuvausta varten.

Kuvio 2a esittää moduloimatonta kantoaaltovärähtelyä fc kuvion 2a alaosan esittäessä aika-akselia, ja kutakin pe-25 ruskellosignaalia esittää aika-akselia leikkaava viiva. Kuvio 2b esittää laskurin 202 kehittämiä näytteityspulsseja fi ’·*·’ ja alkaa peruskellosignaalin 0 kohdalta. Selvästi havaittava i « * hi i on aukko, joka on ensimmäisen bittikellon 144. peruskello- • · · ·...· signaalia vastaavan seitsemännentoista näytteityspulssin ja • · · :#ί ' 30 seuraavan bittikellon ensimmäistä peruskellosignaalia {= 158. peruskellosignaalia) vastaavan seuraavan näytteitys-pulssin fi välillä. Koska näytteityspulssien fi välinen # # * ajallinen etäisyys on valittu siten, että tämä etäisyys on • · · tarkasti yhtäsuuri kuin toisen välitaajuuden ZF2 2H aallon- • « !,'· 35 pituutta, kuten edellä on selitetty, nämä näytteityspulssit : t'< saavat normaalin ja 90° komponentin esiintymään vuorotellen.

103159 7

Normaalin ja 90° komponentin näytearvot, jotka seuraavat toisiaan vuorottaisilla bittikellojaksoilla, jaotetaan vuorotellen normaalikomponentin käsittelevään ensimmäiseen sig-naalihaaraan ja 90° komponentin käsittelevään toiseen sig-5 naalihaaraan komponenttien jaottimen 22 avulla, joka piirustuksessa on symbolisesti esitetty vaihtokytkimenä. Laskuri 202 kehittää myös komponenttien jaotinelintä 22 ohjaavan sopivan kytkentäsignaalin Q1. Komponenttien jaottimen 22 rakenne on sellainen, että jaotin syöttää sisäänmenossaan ole-10 van näytearvon normaalikomponentin käsittelevään ensimmäiseen signaalihaaraan, kun kytkentäsisäänmenossa on alhaalla oleva jännitetaso (alhaalla -signaali), ja jaotin syöttää sisäänmenossaan olevan näytearvon 90° komponentin käsittelevään toiseen signaalihaaraan, kun kytkentäsisään-15 menossa on ylhäällä oleva jännitetaso (ylhäällä -signaali). Kytkentäsignaalin Q1 jännitteenmuutos, joka ohjaa komponet-tien jaotinta 22, on esitetty kuviossa 2c. Havaitaan selvästi, että kytkentäsignaali Ql, joka alkaa 0:nnen peruskello-signaalin kohdalla "alhaalla" -signaalilla, vaihtaa vuoro-20 telien jännitetasonsa alhaalla olevasta ylhäällä olevaksi ja kääntäen joka yhdeksännellä peruskellosignaalilla. Seuraavan bittikellon alussa, esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa ja kuviossa 2a, peruskellosignaalin numerolla 158 kytkentäsignaalin Ql muutos vastaa signaalin muutosta edellisellä bit- ,.,' 25 tikellolla.

i Koska normaalikomponentin kahden näytearvon ja 90° : komponentin kahden näytearvon välinen etäisyys siis vastaa toisen välitaajuuden fzf2 puolen aallonpituuden paritonta mo- • · · ninkertaa, normaalikomponentin joka toinen näytearvo ja 90° 30 komponentin joka toinen näytearvo on invertoitava. Tässä tarkoituksessa kumpaankin signaalihaaraan on sovitettu etu-merkin vaihtaja 231, 232 sekä vaihtokytkin 233, 234. Nämä • * · *·" ’ vaihtokytkimet on toteutettu siten, että jos niiden sisään- menossa on "alhaalla" -signaali, kysymyksessä olevan käsit- .' 35 telyhaaran näytearvot siirretään suoraan, kun taas "ylhäällä" -signaalin ollessa niiden sisäänmenossa näytear- 103159 8 vot siirretään etumerkin vaihtajiin 231, 232. Ensimmäistä vaihtokytkintä 233 ohjaavan kytkentäsignaalin Q2 vaihtelu on esitetty kuviossa 2d, ja toisen vaihtokytkimen 234 tilaa ohjaavan kolmannen kytkentäsignaalin Q3 kulku on esitetty ku-5 viossa 2e. Toinen ja kolmas kytkentäsignaali Q2, Q3, jotka laskuri 202 myös kehittää, valitaan siten, että joka toisella näytearvolla näytearvo ja invertoitu näytearvo vuorotellen siirretään kumpaankin signaalihaaraan. Kuvio 3a esittää symbolisesti moduloidun signaalin näytearvoja, jotka on saa-10 tu etumerkin vaihtamisen jälkeen, missä normaalikomponenteilla on x yläosassaan ja 90° komponenteilla on o yläosassaan. Vaikka normaalit ja 90° komponentit käsitellään erillisissä signaalihaaroissa, ne on esitetty kuviossa 3a yhdessä niiden keskinäisen ajallisen sijoittumisen havainnollis-15 tamiseksi. Kuviosta 3a ilmenee, että ajallisesti ohjattu 90° komponentin näytearvo sijaitsee aina normaalikomponentin kahden näytearvon keskivälillä.

Normaalikomponentti suodatetaan interpolaattorissa 25. Koska interpoloinnissa huomioon otettavilla näytear-20 voilla on sama etäisyys ja koska ne ovat lähellä toisiaan, interpolaattorin rakenne siten yksinkertaistuu ja interpo-lointitulos paranee. Esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa on käytetty lineaarista interpolaattoria, joka muodostaa vä-liarvon kahdesta perättäisestä näytearvosta.

• 25 Interpolaattorissa 25 kukin viimeinen näytearvo pus- ;;'i kuroidaan rekisteriin. Puskuroitu näytearvo ja kulloinkin

IM

j ·*· sisäänmenossa oleva näytearvo jaetaan kahdella, esimerkiksi • * · · ,···. siirtämällä bittikuviota yhden bittipaikan verran vasemmal- * · !" le, jonka jälkeen ne yhteenlasketaan. Tällä tavoin interpo- • · * 30 loitu arvo vastaa sopivana likiarvona sitä näytearvoa, joka olisi saatu interpolaattoriin syötettyjen kahden viimeisen

Ml V * näytearvon keskiväliltä. Tällä tavoin interpoloidun normaa-

«M

V * likomponentin näytearvon ja 90° komponentin näytearvon, jot- : ka on näytteitetty interpolaattoriin syötettyjen normaali- / ·, 35 komponenetin kahden viimeisen näytearvon välillä, voidaan katsoa olevan samanaikaisesti näytteitetyt.

103159 9

Koska interpolaattorin 25 tulos saadaan aina vasta sen jälkeen, kun kaksi syötettyä näytearvoa on käsitelty, 90° komponentin siihen liittyvää näytearvoa on viivästettävä ajallisesti viive-elementin 24 avulla interpoloidun näytear-5 von ja siihen liittyvän 90° komponentin samanaikaisuuden toteuttamiseksi jatkokäsittelyn aikana. Tämä aikaviive vastaa tarkasti kahden säännöllisesti toisiaan seuraavan näytepuls-sin fi välistä etäisyyttä, toisin sanoen yhdeksää peruskel-losignaalia esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa. Interpo-10 loinnin tuloksena bittikellosignaalin normaalikomponentin yhdeksästä näytearvosta muodostetaan kahdeksan interpoloitua arvoa (vrt. kuvio 3b). Neljännen kytkentäsignaalin Q4 ohjaama kytkin 26 estää yhdeksännen näytearvon jälkeen interpoloidun arvon siirtymisen (vrt. kytkentäsignaalin Q4 signaa-15 linvaihtelua kuviossa 2e). Interpoloinnin aiheuttaman interpolaattorin lähtösignaalien viiveen takia kytkentäsignaali Q4 kehitetään tarkasti tällä viiveajalla viivästettynä.

Kuvio 3b esittää, miten normaalikomponentin kahdeksan interpoloitua näytearvoa saadaan normaalikomponentin yh-20 deksästä näytearvosta.

Normaalikomponentin kahdeksan interpoloitua näyte-arvoa ja 90° komponentin kahdeksan interpoloitua näytearvoa syötetään kukin omaan keskiarvon määrittävään suotimeensa 271, 272. Suotimissa 271, 272 kehitetään vastaavasti normaa-' 25 likomponentin tai 90° komponentin yksittäinen arvo kahdeksi·' sasta näytearvosta. Johtuen 8-bittisestä ylinäytteityksestä • · : analogi-digitaalimuuntimen kvantisointikohina pienenee siten • · · yhdeksän dB. Tällä tavoin saadaan tarkasti yksi normaalikom-ponentin ja 90° komponentin arvo kutakin bittikelloa kohti.

30 Kahdeksan näytearvon samasta etäisyydestä johtuen myös kes-kiarvon määrittävän suotimen rakenne yksinkertaistuu. Esi-merkkinä olevassa suoritusmuodossa bittikellosignaalin näy- • « · tearvot yhteenlasketaan tekijällä 1/8 kerrottuna bittikellon

I I

kunkin normaalikomponentin ja 90° komponentin keskiarvon 35 saamiseksi.

< ’ · f * 103159 10

Kuvio 3c esittää, miten yksi näytearvojen keskiar-vosignaali kehitetään kahdeksasta näytearvosta bittikellon lopussa.

Jos yhteen bittikellosignaaliin vaikuttavien perus-5 kellosignaalien lukumäärä on neljällä tasan (ilman jakojäännöstä) jaollinen luku, perättäisten bittikellosignaalien keskiarvon ottamisen tuloksen etumerkki on oikea, ja edellä esitetyllä tavalla tuotetut 90° vaihe-erossa olevat komponentit voidaan siirtää digitaaliseen signaalinkäsittelyyn 10 ilman että niitä tarvitsee muuten käsitellä. Jos peruskello-signaaleja jaettaessa kuitenkin saadaan jakojäännökseksi kaksi, kuten edellä oli asian laita, edellä esitetyllä tavalla tuotetut 90° vaihe-erossa olevat komponentit on invertoitava joka toisella bittikellolla. Tämä voidaan kuitenkin 15 edullisesti toteuttaa siten, että joka toisella bittikello-signaalilla laskuri 202 kehittää vaihesiirretyt ohjaussignaalit kytkimien 231, 232 tilan vaihtamiseksi 180°:11a (vrt. erityisesti kytkentäsignaalien Q2, Q3 vaihtelua peruskello-signaalien 158 - 159 aikana), joten joka toisella bittivä-20 Iillä kukin invertoimaton näytearvo invertoidaan tässä vaiheessa, ja mitään näytearvoa, joka on invertoitu ensimmäisellä bittivälillä, ei enää invertoida. Tällä tavoin kytken-täsignaalit Q2 ja Q3 jatkuvat vain joka toisen bittivälin jälkeen, kun taas kytkentäsignaalit Q1 ja Q4 jatkuvat jokai-25 sen yksittäisen bittivälin jälkeen.

Jos näytteityspulssien lukumäärä bittikelloa kohti • · ·,· * valitaan siten, että jaettaessa näytteityspulssien lukumäärä

Ml : ! neljällä saadaan jakojäännökseksi yksi, 90° vaihe-erossa

IM

1 olevat komponentit kiertyvät 90° bittikellosta seuraavaan 30 mentäessä. Normaalikomponentin I näytearvot muuttuvat 90° : komponentiksi Q toisella bittikellolla, kolmannella bitti- kellolla invertoiduksi normaalikomponentiksi -I ja neljän- . neliä bittikellolla invertoiduksi 90° komponentiksi -Q. Tämä pätee samalla tavoin 90° komponentille Q. Jos peruskellosig-35 naalien lukumäärä bittikelloa kohti valitaan siten, että se » « 103159 11 neljällä jaettaessa tuottaa jakojäännökseksi kolme, 90° komponentin vaihe kiertyy vastakkaiseen suuntaan 90° bittikel-losta toiseen mentäessä.

Jos lähettimeen valitaan epälineaarinen kulmamodu-5 laatio, kuten esimerkiksi Gaussin minimisiirtoavainnuksena (GMSK; Gaussian Minimum Shift Keying) tunnettu modulaatio-tyyppi tai yleistettynä hallittuna taajuusmodulaationa (GTFM; Generalized Tamed Frequency Modulation) tunnettu mo-dulaatiotyyppi, niin digitaalisessa signaalinkäsittelyosassa 10 3 signaalin tasaamiseen käytettäviä piirejä voidaan jopa su pistaa. Tällaisilla modulaatiotyypeillä epälineaarisen kul-mamodulaation mutkikasta rakennetta ei tarvitse enää ottaa huomioon, vaan tasaaminen voidaan rajoittaa sellaiseen tapaukseen, jossa lähetyksen aikana on käytetty lineaarista amp-15 litudimodulaatiota. Näin ollen tasauksessa ja ilmaisussa digitaalisessa signaalinkäsittelyosassa 3 on käsiteltävä vain reaalisia lukuarvoja.

Seuraavassa esitetään esimerkkinä oleva 90° vaihe-erossa olevien komponenttien vaiheenkierron suoritusmuoto 20 lyhyesti. Saman bittikellotaajuuden fb = 270,833 kHz perusteella peruskellosignaalien lukumäärä bittiväliä Ta kohti valitaan 159:ksi. Tällä luvulla saadaan jakojäännökseksi kolme jakajan ollessa neljä, joten kiertoa edellyttävä vaatimus on täytetty. Toinen välitaajuus ZF2 tulee siis olemaan 25 159*(fb/4) = 10,76562 MHz, joka taajuus vielä on lähellä 10,7 MHz:iä. Pidettäessä näytteityspulssien fi etäisyydet • · ·,· j ennallaan laskuri 202 tuottaa samat kytkentäsignaalit Ql, Q2, Q3 ja Q4, kun taas joka 158. peruskellosignaalin jälkeen

i · I

lisäksi 159. peruskellosignaali otetaan mukaan bittiväliä 30 kohti, ja samalla kaikki kytkentäsignaalit Ql, Q2, Q3 säi- ... lyttävät saman signaalitilan kuin edellisellä peruskellosig- - ♦ · · naalilla 158. Kierrosta johtuen kytkentäsignaalit perättäi- • · · *·* * sillä bittiväleillä pysyvät samoina ja toistuvat jaksolli- sesti kunkin bittivälin Ta jälkeen.

35 Jos oikean vaiheen omaavat 90° vaihe-erossa olevat komponentit silti ovat tarpeen signaalinkäsittelyssä, tämä 103159 12 kierto voidaan eliminoida keksinnön suoritusmuodossa, jossa peruskellosignaalien lukumäärä bittiväliä kohti jaettuna neljällä tuottaa parittoman jakojäännöksen, sekoittamalla ja/tai invertoimalla komponentit kullakin bittikellolla. Tä-5 mä voidaan suorittaa esimerkiksi käsittelemällä 90° vaihe-erossa olevat komponentit jälleen siten, että ne syötetään kytkimeen (ei esitetty) , joka vaihtaa normaalikomponentin ja 90° komponentin keskenään joka toisella bittivälillä Ta. Vielä tarpeen olevat invertoinnit voidaan suorittaa vain oh-10 jäämällä vaihtokytkimiä 233, 234 asianmukaisesti.

Kuviossa 4 esitetyssä eräässä toisessa esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa, kuten ensimmäisessä esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa, toinen välitaajuus ZF2 on valittu siten, että bittiväli vastaa 158 peruskellosignaalia. Kuvi-15 ossa on esitetty näytteityspulssien ja kytkentäsignaalien ajallinen sijainti neljällä perättäisellä bittivälillä. Ensimmäisen bittivälin (= peruskellosignaalit 0 - 158 kuviossa 158) näytteityspulssit f± ja kytkentäsignaalit vastaavat näytteityspulsseja ja kytkentäsignaaleja ensimmäisen bitti-20 välin aikana ensimmäisessä esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa. Tässä esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa näytteityspulssien ja niihin liittyvien kytkentäsignaalien ajallista jatkuvuutta on viivästetty kolmella perättäisellä bitti-välillä yhden peruskellosignaalin verran ja lyhennetty niitä 25 seuraavalla neljännellä bittivälillä kolmen peruskellosig- . . . naalin verran. Näin ollen toisen bittivälin (= peruskello- • signaalit 158 - 316 kuviossa 4) ensimmäinen näytteityspulssi • · · .···. ei sijaitse ensimmäisen peruskellosignaalin kohdalla kuten • · ".l edellisissä esimerkkinä olevissa suoritusmuodoissa, vaan « « * 30 toisen bittivälin toisen peruskellosignaalin kohdalla (= pe- ruskellosignaali 159 kuviossa 4b). Kuviosta 4a ilmenee, että ·.* ’ verrattuna ensimmäiseen esimerkkinä olevaan suoritusmuotoon «·· Ι,ί · (vrt. kuvio 2a) näytteitys suoritetaan kantoaaltotaajuuden : neljännesjaksoa myöhemmin. Näin ollen invertoitu 90° signaa- ,···. 35 li saadaan ensimmäisellä näytteityspulssilla suoritetun näytteityksen aikana toisella bittivälillä. Toinen näytearvo 103159 13 toisella bittivälillä muodostaa normaalikomponentin näytear-von. Sama pätee muille näytearvoille toisella bittivälillä.

Kolmannella bittivälillä (= peruskellosignaalit 316 - 474 kuviossa 4b') näytteityspulssisekvenssi ja siihen 5 liittyvät kytkentäsignaalit jatkuvat peruskellosignaalilla viivästettyinä. Kolmannen bittivälin ensimmäinen näyttei-tyspulssi osuu siten kolmannen bittivälin kolmannen perus-kellosignaalin kohdalle (= peruskellosignaali 318 kuviossa 4b')· Tässä tapauksessa kuvio 4a' esittää, että invertoidun 10 normaalikomponentin kolmannen bittivälin ensimmäinen näy- tearvo ja kolmannen bittivälin toinen näytearvo vastaavat 90° signaalin näytearvoa. Näytteityspulssien jaksollinen sekvenssi jatkuu myös neljännellä bittivälillä (= peruskellosignaalit 474 - 632) jälleen peruskellosignaalilla viiväs-15 tettyinä. Neljännen näytteitysvälin ensimmäinen näytteitys-pulssi vastaa siten peruskellosignaalia 477. Neljännen bittivälin ensimmäisellä näytteityspulssilla saatu näytearvo vastaa siis 90° komponentin näytearvoa, ja neljännen bitti-välin toinen näytearvo vastaa 90° komponentin invertoitua 20 näytearvoa.

Ensimmäisellä kolmella bittivälillä näytteityspulssien ja kytkentäsignaalien Ql, Q2, Q3 jakso on yhden perus-kellosignaalin verran pitempi kuin peruskellosignaalien lu- kumäärä väliä kohti, joten siis tässä esimerkkinä olevassa 25 suoritusmuodossa on kolme kertaa 159 peruskellosignaalia pe-räkkäin. Neljännen bittivälin ensimmäisen näytearvon ja seu- ! raavan bittivälin ensimmäisen näytearvon välistä ajallista • · · · etäisyyttä on tässä esimerkkinä olevassa suoritusmuodossa • · · kuitenkin lyhennetty kolmella peruskellosignaalilla ja se 30 vastaa siten vain 155 peruskellosignaalia. Siten viidennen ... bittivälin ensimmäinen näytearvo sijaitsee peruskellosignaa- • · « 1 2 Iin 632 kohdalla. Ensimmäisen bittivälin ensimmäisen näyt- • · · • · *.2 ’ teityspulssin ja viidennen bittivälin ensimmäisen näyttei- : tyspulssin välinen etäisyys vastaa tällä tavoin tarkasti ,··. 35 neljää bittiväliä (= 632 = neljä kertaa 158 peruskellosig naalia) . Normaalikomponentin näytearvo saadaan siten jälleen 2 103159 14 viidennen bittivälin ensimmäisen näytteityspulssin avulla. Viidennen näytevälin näytteityspulssien vaihtelu ja signaalien vaihtelu vastaa tästä eteenpäin ensimmäistä näyteväliä.

Näytteityspulssien selitetyn sekvenssin järjestys 5 saa näytteityspulssit perättäisillä bittiväleillä Ta siirtymään toisen välitaajuuden ZF2 jakson neljäsosan verran. Näin ollen I- ja Q-komponentin näytearvot syötetään vuorotellen kumpaankin kahdesta haarasta. I- ja Q-komponentit in-terpoloidaan vuorotellen. Joka neljännen bittivälin jälkeen 10 suoritetaan kellon tasaus johtuen kolmen kellopulssin verran lyhennetystä näytteityspulssien sekvenssistä, joten perus-kellosignaalien keskimääräinen lukumäärä bittiväliä kohti ja 90° vaihe-erossa olevien signaalien generaattorin lähtöarvojen lukumäärä ovat yhtäsuuret ensimmäiseen esimerkkinä ole-15 vaan suoritusnuotoon verrattuna.

Tämä esimerkkinä esitetty suoritusmuoto on edullinen sikäli, että kytkentäsignaalien Ql, Q2, Q3 vaihtelu pysyy samana kaikissa neljässä bittivälissä. Tämä yksinkertaistaa laskurin rakennetta. Laskuri nollataan kolme kertaa peräk-20 käin 159 peruskellosignaalin jälkeen, ja näiden kolmen pitemmän peruskellosignaalin jälkeen se nollataan jo 155 peruskellosignaalin jälkeen.

Siten myös sellaisilla bittiväleillä, joissa perus-kellosignaalien lukumäärä on kokonaisluku, saadaan näytear-25 vot, jotka kiertävät yhdestä bittivälistä toiseen. Kun on tehty välttämättömät muutokset, tämä suoritusmuoto voidaan • Φ · ** Φ · · ; .·. toteuttaa myös sovitelmissa, joissa peruskellosignaalien lu- • · · kumäärä bittiväliä kohti on pariton luku ja joissa tästä • · ··· johtuvana vaikutuksena oleva näytearvojen kierto on elimi- * 30 noitu.

• · · • · · « · · 1 · · • · m • · ·

Claims (10)

103159 15

1. Vastaanotin (1, 2, 3), erityisesti radio- vastaanotin, joka käsittää välineet (20, 21, 22, 231, ..., 5 234) kantoaaltosignaalilla moduloidun signaalin normaali- komponentin (I) ja kvadratuurikomponentin (Q) tuottamiseksi näytteistämällä kantoaaltosignaalia, jossa näytteistyshet-kien sekvenssi määrää näytteistyshetken, tunnet t u siitä, että vastaanotin (1, 2, 3) käsittää välineet 10 (24, 25, 26, 271, 272) useiden tasavälisten näytteistyshet- kien yhdistämiseksi ryhmiksi, jolloin aika-jakso on ennalta valittu määräämään ryhmäetäisyyden ensimmäisen ryhmän viimeisen näytteistyshetken ja seuraavan ryhmän ensimmäisen näytteistyshetken välillä, aikajakson ollessa muuttuva ver-15 rattuna aikaeroon kahden perättäisen näytteistyshetken välillä ryhmän sisällä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vastaanotin (1, 2, 3), tunnettu siitä, että vastaanotin määrittää ennalta ryhmäetäisyyden, joka on vaihteleva ryhmien välil- 20 lä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että välineet (20, 21, 22, 231, ..., 234) valitsevat ryhmäetäisyydeksi kantoaaltosignaa-lin aallonpituuden neljäsosan monikerran.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen vas taanotin, tunnettu siitä, että vastaanotin (1, 2, 3) käsittää välineet (20, 21, 22, 231, ..., 234) ryhmän ensim- • · · mäisen näytteistyshetken ja sitä seuraavan ryhmän ensimmäi- • « sen näytteistyshetken välisen ryhmäpituuden valitsemiseksi « « · :.· · 30 samansuuruiseksi kuin digitaalisignaalin bittikellotaajuus tai sen kokonaislukumonikerta, jota digitaalisignaalia käy- - tetään kantoaallolla moduloitavan signaalin perustana. »

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-4 mu- • » · kainen vastaanotin, tunnettu siitä, että vastaanotin 35 (1, 2, 3) käsittää laskurin (202) näytteistyspulssien ke- v ,· hittämiseksi, jotka pulssit määräävät näytteistyshetket. 16 103159

6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-5 mu kainen vastaanotin, tunnettu siitä, että vastaanotin (1, 2, 3) käsittää komponenttien jaotinelimen (22), joka vasteellisena kytkentäsignaalille (Ql) osoittaa erillisillä 5 näytteistyshetkillä saadut näytearvot normaalikomponentin (I) signaalinkäsittelyhaaraan ja kvadratuurikomponentin (Q) signaalinkäsittelyhaaraan.

7. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-6 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että vastaanotin 10 on varustettu ainakin yhdellä etumerkin vaihtajalla (231), johon näytearvot syötetään, ja vaihtokytkimellä (233), jonka ensimmäiseen sisääntuloon syötetään näytearvo ja toiseen sisääntuloon etumerkin vaihtajan (231) invertoima näytearvo .

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-7 mu kainen vastaanotin, tunnettu siitä, että vastaanotin (1, 2, 3) käsittää interpolaattorin (25) ainakin toisessa signaalihaarassaan.

9. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-8 mu- 20 kainen vastaanotin, tunnettu siitä, että vastaanotin (1, 2, 3) käsittää keskiarvoistavat suotimet (271, 272) molemmissa signaalihaaroissaan.

10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-9 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että vastaanotin 25 (1, 2, 3) käsittää yksittäisen oskillaattorin näytteistys- hetkien muodostamiseksi ja omaa sekoitustaajuuden kantoaal- • « · *** lon tuottamiseksi. • * « · * • · · « · · · • · « • « • · • c · • · * i i i • · • · · • · • · • · · • · • · » 1 I « ' • « · « * 103159 17