FI64873B

FI64873B - CORRECTION OF DIFFERENTIALFOERSTAERKNINGEN I ETT FM RIKTRADIOSYSTEM

Info

Publication number: FI64873B
Application number: FI770622A
Authority: FI
Inventors: Wolfgang Ulmer
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1976-03-01
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1983-09-30
Also published as: DE2608388B2; NL172812B; AU506779B2; BE851949A; FI64873C; FR2343365B1; DK87577A; AT360086B; DE2608388C3; SE7702183L; ATA132477A; IE44466B1; IE44466L; AU2276877A; NO143008C; FI770622A; NO770668L; SE418134B; DE2608388A1; IT1076976B

Description

.....-n r_, KU ULUTUSJULKAISU.....- n r_, KU RELEASE PUBLICATION

[B] (11) UTLÄGGN I NGSSKRIFT 64 87 3 ^ Patent meddelat ^ -v—^ (51) Kv.lk.3/bM.CL3 H 0^4- B 3/14 SUOMI—FINLAND (21) p».«uih*k*mu.-PM«rt*i»öknini 770622 (22) HtkumUpMvi—Ancttknlnpdag 25.02.77 (23) Alkupllvt—GHtl{h«ttdag 25 02 77 (41) Tullut |ulkltcksl— Bllvlt offuntllj ^ ^ γγ[B] (11) UTLÄGGN I NGSSKRIFT 64 87 3 ^ Patent meddelat ^ -v— ^ (51) Kv.lk.3 / bM.CL3 H 0 ^ 4- B 3/14 SUOMI — FINLAND (21) p ». «Uih * k * mu.-PM« rt * i »öknini 770622 (22) HtkumUpMvi — Ancttknlnpdag 25.02.77 (23) Alkupllvt — GHtl {h« ttdag 25 02 77 (41) Tullut | ulkltcksl— Bllvlt offuntllj ^ ^ γγ

Patentti· ja rakitterihallitut (44) NihtIyUcsIpunon Ja kuuLjulkaliun pvm.—Patents · and constructions-controlled (44) Date of beam and moon braid—

Patent- och registerttyrelsen Amekan utUgd och uti.»krift«n pubikund 30.09.o 3 (32)(33)(31) Pyydetty «tuoikuu*—Bugim prioriMt 01.03.76 . Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken lyskland(DE) P 2608368.5 (71) Siemens Aktiengesellschaft, Berlin/Miinchen, DE; Wittelsbacherplatz 2, D-ΘΟΟΟ Munchen 2, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Wolfgang Ulmer, Munchen, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7*0 Berggren Oy Ab (5^) Taajuusmoduloidun radiolinkkijärjestelmän differentiaalisen vahvistuksen korjain - Korrektionsdon för differentialförstärkningen i ett FM-rikt-radiosystemPatent- och registrertyrelsen Amekan utUgd och uti. »Krift« n pubikund 30.09.o 3 (32) (33) (31) Pyydetty «Tuoikuu * —Bugim prioriMt 01.03.76. Federal Republic of Germany-Förbundsrepubliken lyskland (DE) P 2608368.5 (71) Siemens Aktiengesellschaft, Berlin / Miinchen, DE; Wittelsbacherplatz 2, D-ΘΟΟΟ Munchen 2, Federal Republic of Germany-Förbundsrepubliken Tyskland (DE) (72) Wolfgang Ulmer, Munchen, Federal Republic of Germany-Förbundsrepubliken Tyskland (DE) (7 * 0 Berggren Oy Ab (5 ^) Corrections for differential signaling in the FM radio system

Keksinnön kohteena on taajuusmoduloidun radiolinkkijärjestelmän differentiaalisen vahvistuksen korjain, jossa pääsignaaliin lisätään itseensä nähde ajallisesti viivästetty ja vaimennettu signaali. Differentiaalinen vahvistus (Differential Gain - DG) on tällöin määritelty mittaussignaalin tällä mittaussignaalilla taajuusmoduloidun kantoaallon välitaajuudesta riippuvana tason muutoksena taajuusilmaisimen kantataajuisessa ulostulossa.The invention relates to a differential gain equalizer for a frequency modulated radio link system, in which a time-delayed and attenuated signal is added to the main signal. Differential Gain (DG) is then defined as the change in level of the measurement signal at the baseband output of the frequency detector depending on the intermediate frequency of the frequency modulated carrier.

Vaimennusvääristymät tai kulkuaikavääristymät voivat yksinään tai yhdessä AM-PM-muutoksen kanssa aiheuttaa differentiaalisen vahvistuksen vääristymiä, ilman että tätä voitaisiin havaita vaimennusta! kulkuaikakäyristä, kun signaalitiellä on myös epälineaarisia nelinapoja, esim. vt-rajoitin tai kulkuaaltovahvistin. Tämän vuoksi riittävän pienen keskeismodulaatiokohinan saavuttamiseksi ei riitä vaimennus- ja kulkuaikavääristymien korjaus vastaanottopuolella. Tämän lisäksi tarvitaan vielä korjain, joka ainakin tasaa differentiaalisen vahvistuksen käyrän kaltevuuden.Attenuation distortions or travel time distortions alone or in combination with the AM-PM change can cause differential gain distortions without this attenuation being detected! travel time curves when the signal path also has nonlinear quadrupoles, e.g., vt limiter or travel wave amplifier. Therefore, in order to achieve a sufficiently small central modulation noise, the correction of attenuation and transit time distortions on the receiving side is not sufficient. In addition, an equalizer is needed that at least equalizes the slope of the differential gain curve.

6 4 8 7 36 4 8 7 3

Artikkelista "IF Variable Equalizers for FM Microwave Radio Links", jonka Shiki, Koyama ja Kurokawa ovat esittäneet julkaisussa IEEE Transactions on Communications, Vol. Com-22, n:o 7, July 1974 on tunnettua saada aikaan säädettävä DG-kaltevuus parabolisen kulku-aikavääristymän ja epälineaarisen elimen, jossa on aseteltava AM-PM-muunnos, avulla. Haittana tällöin on kuitenkin, että kiertyminen tapahtuu vain toiseen suuntaan ja että laitteet tulevat suhteellisen monimutkaisiksi.The article "IF Variable Equalizers for FM Microwave Radio Links" by Shiki, Koyama and Kurokawa in IEEE Transactions on Communications, Vol. Com-22, No. 7, July 1974, is known to provide an adjustable DG slope for parabolic travel. with time distortion and a nonlinear element with adjustable AM-PM transformation. The disadvantage in this case, however, is that the rotation takes place only in the other direction and that the devices become relatively complex.

Keksinnön pohjana on tehtävä saada aikaan korjain, jolla differentiaalisen vahvistuksen käyrien kaltevuudet voidaan korjata yksinkertaisella tavalla.It is an object of the invention to provide an equalizer with which the slopes of the differential gain curves can be corrected in a simple manner.

Tämä tehtävä ratkaistaan taajuusmoduloidun radiolinkkijärjestelmän differentiaalisen vahvistuksen korjaimella, joka toimii periaatteella, jossa signaaliin lisätään itseensä nähden ajallisesti viivästetty ja vaimennettu signaali, keksinnön mukaisesti signaalitielle kytketyllä, päistään epäsovitetulla kaapelilla, joka on pituudeltaan sellainen, että kaapelin lähdössä syntyvät vaimennusvääristyuät ja differentiaalisen vahvistuksen vääristymät vastaavat likimain sinifunktiota, jonka nollakohta on kaistan keskellä. Kaapeli antaa pääsignaaliin lisättynä kaapelin kaksinkertaisen kulkuajan verran viivästyneen signaalin, joka on vaimentunut heijastuskertoimien tulon määrällä. Muuttamalla heijastuskerrointa kaapelin toisessa päässä voidaan sinimäisen aaltoisuuden sekä suuruutta että etumerkkiä muuttaa.This object is solved by a differential gain equalizer of a frequency modulated radio link system, which operates on the principle of adding a time-delayed and attenuated signal to the signal with a signal path-connected , whose zero point is in the middle of the lane. When added to the main signal, the cable provides a delayed signal twice the travel time of the cable, which is attenuated by the amount of reflection coefficient input. By changing the reflection coefficient at the other end of the cable, both the magnitude and the sign of the sinusoidal ripple can be changed.

Kaapeli voi lisäksi edullisesti olla muodostettu olemassa olevasta sopivasti pidennetystä radiolinkkijärjestelmän kahden yksikön välisestä yhdyskaapelista, jolloin kytkennän toteutus yksinkertaistuu huomattavasti.In addition, the cable can advantageously be formed from an existing suitably extended connecting cable between two units of the radio link system, whereby the implementation of the connection is considerably simplified.

Lisäksi ennen kaapelia voi olla kytketty vastuskytkentä, jossa on potentiometri pitkittäishaarassa ja potentiometrin liukuun yhdistetty ohminen vastus poikittaishaarassa. Tällä saadaan aikaan, että heijastuskerroin muuttuu voimakkaasti yhtä tasaus elementtiä muuttamalla vaimennuksen keskitaajuudella pysyessä käytännöllisesti katsoen vakiona.In addition, a resistor connection with a potentiometer in the longitudinal branch and an ohmic resistor in the transverse branch connected to the potentiometer slide can be connected before the cable. This causes the reflection coefficient to change strongly by changing one of the smoothing elements while keeping the attenuation at the center frequency practically constant.

Potentiometrin ja poikittaisvastuksen hajainduktanssit voidaan 3 64873 edullisesti kompensoida vastuskytkennän ulostulopuolelle rinnankytketyllä aseteltavalla kondensaattorilla.The stray inductances of the potentiometer and the transverse resistor 3 64873 can advantageously be compensated by an adjustable capacitor connected in parallel to the output side of the resistor circuit.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin kuvioissa esitettyihin suoritusesimerkkeihin liittyen.The invention is explained in more detail below in connection with the exemplary embodiments shown in the figures.

Kuvio 1 esittää korjainkytkennän periaatekytkentäkaaviota, jossa on kaapeli signaalitiellä, kuvio 2 esittää korjainkytkennän periaatekytkentäkaaviota, jossa on kaapeli signaalitiellä ja syöttöpiiri, ja kuvio 3 esittää differentiaalisen vahvistuksen vaihtelua potentiometrin asentoa muutettaessa.Fig. 1 shows a schematic circuit diagram of an equalizer circuit with a cable in the signal path, Fig. 2 shows a schematic circuit diagram of an equalizer circuit with a cable in the signal path and a supply circuit, and Fig. 3 shows the variation of the differential gain when changing the potentiometer position.

Kuvion 1 kytkentäkaaviossa G on syöttöpiirin generaattori, jolla on jännite UQ, Rl on syöttöpiirin vastus ja R2 vastaanottopuolen vastus. Syöttöpiirin napojen 1 ja 2 sekä vastuksen R2 napojen 3 ja 4 välille on kytketty kaapeli K, jonka sähköinen pituus on 1£ ja aalto-vastus ZQ. Tämän kaapelin avulla, joka on molemmista päistään epäsovi tettu, synnytetään pääsignaaliin superponoitu ja siihen nähden ajallisesti viivästetty ja vaimennettu signaali. Tällöin syntyy vai-mennusvääristymiä, kulkuaikavääristymiä ja differentiaalisen vahvistuksen vääristymiä. Viivästetyn signaalin amplitudia muuttamalla voidaan differentiaalisen vahvistuksen vääristymisiä muuttaa.in the circuit diagram of Figure 1 G is the input circuit generating a voltage UQ, R is the resistance of the supply circuit and the reception-side resistor R2. A cable K with an electrical length of 1 £ and a wave resistor ZQ are connected between the terminals 1 and 2 of the supply circuit and the terminals 3 and 4 of the resistor R2. This cable, which is unmatched at both ends, generates a signal superimposed on the main signal and delayed and attenuated in time. This results in attenuation distortions, travel time distortions, and differential gain distortions. By changing the amplitude of the delayed signal, differential gain distortions can be changed.

Kytkennän toimintatapaa selitetään lähemmin seuraavassa. Generaattori G, jonka jännite on UQ, synnyttää kaapelin K tuloon aallon, jonka jännite on ugi = 52 (1+ri> (1) missä r^_ on heijastuskerroin kaapelista päin katsottuna, jolle on i-^l R1 voimassa: r-^ = , jossa m^ = jossa ZQ on kaapelin aaltovastus.The operation of the connection is explained in more detail below. A generator G with a voltage UQ generates a wave at the input of the cable K with a voltage ugi = 52 (1 + ri> (1) where r ^ _ is the reflection coefficient seen from the cable for which i- ^ 1 R1 is valid: r- ^ =, where m ^ = where ZQ is the waveguide resistance of the cable.

Jos kaapeli oletetaan häviöttömäk§i saadaan kaapelin lähtöpäässä jänniteaalto °G2 - DGl-e'jT°“ (2>If the cable is assumed to be lossless, a voltage wave ° G2 - DGl-e'jT ° “is obtained at the output end of the cable” (2>

1E1E

missä kaapelin kulkuaika tq = — , jossa cQ = valonnopeus. Vastuksen o R2 kohdalla osa aallosta absorboituu ja osa heijastuu. Absorboituneelle jänniteaallolle on voimassa 4 64873 U2G = UG2 + UR2 = DG2 (1 ‘ r2> (3) m2 r2 jossa Γ2 = ^ ja m2 = -g·— . Heijastunut aalto UR2 = “r2*UG2 2 0 palaa kaapelin tulopäähän ja heijastuu siellä toisen kerran. Sillä on tällöin kaapelin lähtöpäässä jännite U = ri.r .u ·e“ j2τοω (4) URR2 Γ1 r2 UG2 e °where the cable travel time tq = -, where cQ = speed of light. At resistor o R2, part of the wave is absorbed and part is reflected. For the absorbed voltage wave, 4 64873 U2G = UG2 + UR2 = DG2 (1 'r2> (3) m2 r2 where Γ2 = ^ and m2 = -g · -. The reflected wave UR2 = “r2 * UG2 2 0 returns to the input end of the cable and is reflected there for the second time, then it has a voltage U = ri.r .u · e “j2τοω (4) URR2 Γ1 r2 UG2 e ° at the output end of the cable

Vastuksen R2 absorboituvalle heijastuneelle aallolle on voimassa U2RR = URR2 (1 “ r2) (5) Jättämällä seuraavat heijastukset huomioon ottamatta saadaan vastuksen R2 jännitteeksi U2 - D2G + U2RR (6)For the absorbed reflected wave of the resistor R2, U2RR = URR2 (1 “r2) is valid (5) Ignoring the following reflections, the voltage of the resistor R2 is U2 - D2G + U2RR (6)

Sijoittamalla U2G:n ja U2RR:n arvot yhtälöstä (3) ja (5) saadaan U2 = UG2 (1 - r2> + URR2 (1 “ r2> <7> ja edelleen U, = (1 + r,) (1 - r~) (1 + Γ1Γ,β":ί2τοω) (8) U0/2 1 Δ 1 1Placing the values of U2G and U2RR from equations (3) and (5) gives U2 = UG2 (1 - r2> + URR2 (1 “r2> <7> and further U, = (1 + r,)) (1 - r ~) (1 + Γ1Γ, β ": ί2τοω) (8) U0 / 2 1 Δ 1 1

Kaapeli antaa siten pääsigaanlin superponoituneen, kaapelin kaksinkertaisen kulkuajan verran viivästyneen signaalin, joka on vaimentunut heijastuskertoimien tulon määrällä. Jos r1*r2 1 saadaan itseisarvolle hyvänä likiarvona U2 y- = (1 + rχ) (1 - r2) (1 + r1r2 cos 2τ0ω) (9) 0/2The cable thus provides a superimposed signal of the main signal, delayed by twice the travel time of the cable, which is attenuated by the amount of input of the reflection coefficients. If r1 * r2 1 is obtained as a good approximation to the absolute value U2 y- = (1 + rχ) (1 - r2) (1 + r1r2 cos 2τ0ω) (9) 0/2

Kaapelin pituus valitaan tällöin siten, että syntyvät vaimennusvää-ristymät vastaavat kaapelin lähtöpäässä hyvänä likiarvona sinifunk-tiota, jonka nollakohta on kaistan keskellä ja jonka jakso on niin suuri, että korjattava taajuuskaista tulee sinifunktion likimain suoralle osalle. Toisin sanoen kaapelin pituus 1_ valitaan siten,The length of the cable is then chosen so that the attenuation distortions generated at the output end of the cable correspond as a good approximation to a sine function whose zero point is in the middle of the band and whose period is so large that the frequency band to be corrected is approximately a straight part of the sine function. In other words, the cable length 1_ is chosen so that

1 E 11 XE1 E 11 XE

että 2τοωο = (2n-l) , missä τ0 = /cQ ; ω0 = 2n fQ ja f on kais tan keskitaajuus ja n on positiivinen kokonaisluku. Tällön on voimassa itseisarvolle 64873 ~— = (1 + r1) (1 - r2) [l + (-1)11^^ sin2ToAtoJ (10) jossa on merkitty Δω= ω - ω .that 2τοωο = (2n-l), where τ0 = / cQ; ω0 = 2n fQ and f is the center frequency of the band and n is a positive integer. This holds for the absolute value 64873 ~ - = (1 + r1) (1 - r2) [l + (-1) 11 ^^ sin2ToAtoJ (10) where Δω = ω - ω.

Differentiaaliselle vahvistukselle, joka on määritelty vaihesiirron muutoksen δη ja vaihesiirron η suhteena voidaan laskea δη n DG = — = p (-1) r^r2 (l~cos2Toms) · sin2tQAa) (11) jossa ω3 = 2Hfg ja f on DG-mittauksen mittaustaajuus. Siten syntyy samanaikaisesti myös differentiaalisen vahvistuksen sinimäinen aaltoisuus. Muuttamalla heijastuskerrointa toisessa kaapelin päässä voidaan sinimäisen aaltoisuuden sekä suuruutta, että etumerkkiä muuttaa.For the differential gain defined as the ratio of the phase shift change δη and the phase shift η, δη n DG = - = p (-1) r ^ r2 (l ~ cos2Toms) · sin2tQAa) (11) where ω3 = 2Hfg and f is the DG measurement measuring frequency. Thus, a sinusoidal ripple of differential gain is also created at the same time. By changing the reflection coefficient at the other end of the cable, both the magnitude and the sign of the sinusoidal ripple can be changed.

Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön mukaisen laitteen edullinen kehitysmuoto, jossa yhden ainoan tasauselementin muuttaminen muuttaa voimakkaasti heijastuskerrointa vaimennuksen keskitaajuudella pysyessä käytännöllisesti katsoen vakiona. Kaapelin K eteen on tässä kytketty vastuskytkentä, jossa on potentiometri R3 pitkittäishaaras-sa ja potentiometrin liukuun yhdistetty ohminen vastus R5 poikittais-haarassa. Generaattorin G, sisäisen vastuksen Zq ja edellä kuvatun vastuskytkennän muodostamalla syöttöpiirillä on säädettävä lähteen sisäinen vastus.Figure 2 shows a preferred development of the device according to the invention, in which the modification of a single equalization element strongly changes the reflection coefficient at the average frequency of the attenuation while remaining practically constant. A resistor connection is connected in front of the cable K here, with potentiometer R3 in the longitudinal branch and an ohmic resistor R5 in the transverse branch connected to the potentiometer slide. The supply circuit formed by the generator G, the internal resistor Zq and the resistor circuit described above has an adjustable internal resistance of the source.

R5(R4+ZQ)R 5 (R 4 + ZQ)

Rq <RQ = R3 - R4 + —) ja laajalti vakio lähtötaso, kun R3 ja R5 valitaan sopivasti, nimittäin siten, että heijastuskertoimet potentiometrin ääriasennoissa tulevat suunnilleen yhtäsuuriksi mutta vastakkaismerkkisiksi r^ = -r12. Tällöin saadaan seisovan 1 Rni aallon suhteelle m, n = -s samanaikaisesti on voimassa m.. =Rq <RQ = R3 - R4 + -) and a broadly constant output level when R3 and R5 are chosen appropriately, namely so that the reflection coefficients at the extreme positions of the potentiometer become approximately equal but of opposite sign r ^ = -r12. Then we get a standing 1 Rni for the wave ratio m, n = -s simultaneously holds m .. =

il m.~ 11 Zil m. ~ 11 Z

±4 u K02 ja m^2 = , jossa R^ ja R^2 ovat lähteen sisäiset vastukset potentimetrin ääriasennoissa. Keksinnön mukaisella syöttöpiirin toteutuksella saadaan suuri heijastuskertoimen muutos vaimennuksen muuttuessa suhteellisen vähän ja käytännöllisesti katsoen merki-tyksettömästi. Heijastuskertointen tulon r^r2 suuruudesta riippuu myös differentiaalisen vahvistuksen käyrän maksimaalinen saavutettavissa oleva kaltevuus. Vastuskytkennän ulostulopuolelle rinnankytketyn trimmerin C tehtävänä on potentiometrin R3 ja poikittais- 6 64873 vastuksen R5 hajainduktanssien kompensointi. Lisäksi se mahdollistaa lähdevastuksen tarkan asettelun aaltovastukseen ZQ yhdessä po- rr.-.t;.ometrin R3 osavastuksen R4 oikean asettelun kanssa.± 4 u K02 and m ^ 2 =, where R ^ and R ^ 2 are the internal resistances of the source at the extreme positions of the potentiometer. With the implementation of the supply circuit according to the invention, a large change in the reflection coefficient is obtained with a relatively small and practically insignificant change in the attenuation. The maximum achievable slope of the differential gain curve also depends on the magnitude of the product of the reflection coefficients r ^ r2. The function of the trimmer C connected in parallel on the output side of the resistor circuit is to compensate for the stray inductances of the potentiometer R3 and the transverse resistor R5. In addition, it allows the exact setting of the source resistor to the wave resistor ZQ together with the correct setting of the partial resistor R4 of the porrr.

ν.-.γ-ϊ ossa 3 on esitetty differentiaalinen vahvistus — Af:n funk- ' n tiona erilaisilla potentiometrin R3 osavastuksen R4 arvoilla ja siten heijastuskertoimen r-^ erilaisilla arvoilla. Käyräparvesta havaitaan, että aaltoisuus on suurimmillaan osavastuksen R4 minimi- ja maksimiarvoilla (osavastusta voidaan muuttaa tarkastellussa kytkennässä välillä 0 - 47Ω) eli siis potentiometrin R3 kummassakin ääriasennossa .ν .-. γ-ϊ in section 3 shows the differential gain - as a function of Af with different values of the partial resistance R4 of the potentiometer R3 and thus with different values of the reflection coefficient r- ^. It is observed from the flock of curves that the ripple is at its maximum at the minimum and maximum values of the partial resistor R4 (the partial resistor can be changed in the considered circuit between 0 and 47Ω), i.e. in both extreme positions of the potentiometer R3.

Claims

7 64873

1. A corrector for a different signaling system and an FM radio transmission system, colors and an interest signal for the transmission of a signal, a signaling value for the signal signal, a signaling device for the signaling power supply, a cable with a cable 1 ..,), att de vid kabelns utgäng upp-komna dämpningsdistorsionerna ooh distorsionerna i den di fferentiella förstärkningen approximativt motsvarar en sinusfunktion ,ars nollgenomgäng ligger vid bandmitten.

A frequency-modulated radio link system differential gain equalizer, in which a time-delayed and attenuated signal is added to the main signal, characterized by an unmatched cable (K) connected to the signal path, having a length (1) such that the extensions the differential gain distortions correspond approximately to a sine function with a zero point in the center of the band.

2. Korrektor enligt kravet 1, kännetecknad av att kabeln utgörs av en befintlig, avpassat Förlängd förbindningska-bel belan enhä i radiolänksystemet.

Equalizer according to Claim 1, characterized in that the cable is formed from an existing, suitably extended connecting cable between two units of a radio link system.

Equalizer according to Claim 1 or 2, characterized in that a resistor connection with a potentiometer (R3) in the longitudinal branch and an ohmic resistor (R5) in the transverse branch connected to the potentiometer slide is connected before the cable (K).

Equalizer according to Claim 3, characterized in that an adjustable capacitor (C) is connected in parallel to the output connection on the output side.

3. Korrektor enligt kravet 1 eller 2, kännetecknad av att that motstandsnät är kopplat före kabeln (K), viLket bestar