FI64873C - Korrektionsdon foer differentialfoerstaerkningen i ett fm-riktradiosystem - Google Patents

Description

.....-n r_, KU ULUTUSJULKAISU

[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.—

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-radiosystem

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.

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.

6 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.

Keksinnön pohjana on tehtävä saada aikaan korjain, jolla differentiaalisen vahvistuksen käyrien kaltevuudet voidaan korjata yksinkertaisella tavalla.

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.

Kaapeli voi lisäksi edullisesti olla muodostettu olemassa olevasta sopivasti pidennetystä radiolinkkijärjestelmän kahden yksikön välisestä yhdyskaapelista, jolloin kytkennän toteutus yksinkertaistuu huomattavasti.

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.

Potentiometrin ja poikittaisvastuksen hajainduktanssit voidaan 3 64873 edullisesti kompensoida vastuskytkennän ulostulopuolelle rinnankytketyllä aseteltavalla kondensaattorilla.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin kuvioissa esitettyihin suoritusesimerkkeihin liittyen.

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.

Kuvion 1 kytkentäkaaviossa G on syöttöpiirin generaattori, jolla on jännite UQ, Rl on syöttöpiirin vastus ja R2 vastaanottopuolen vas tus. 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.

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.

Jos kaapeli oletetaan häviöttömäk§i saadaan kaapelin lähtöpäässä jänniteaalto °G2 - DGl-e'jT°“ (2>

1E

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 °

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)

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 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) 0/2

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,

1 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 .

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.

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.

R5(R4+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.. =

il 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.

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 .

Claims (3)

7 64873

1. Korrektor för den differentiella förstärkningen i ett FM-radiolänksystem, varvid en huvudsignal är överlagrad med samma, tidsmässigt fördröjda ooh förminskade signal, känneteck-n a d av en i signalvägen inkopplad, vid sinä ändar felanpassad kabel (K) av en sadan längd (1..,), att de vid kabelns utgäng upp-komna dämpningsdistorsionerna ooh distorsionerna i den di fferentiella förstärkningen approximativt motsvarar en sinusfunktion, vars nollgenomgäng ligger vid bandmitten.

1. Taajuusmoduloidun radiolinkkijärjestelmän differentiaalisen vahvistuksen korjain, jossa pääsignaaliin lisätään itseensä nähden ajallisesti viivästetty ja vaimennettu signaali, tunnet-t u signaalitielle kytketystä, päistään epäsovitetusta kaapelista (K), joka on pituudeltaan (1 ) sellainen, että kaapelien läh- il dössä syntyvät vaimennusvääristymät ja differentiaalisen vahvistuksen vääristymät vastaavat likimain sinifunktiota, jonka nolla-kohta on kaistan keskellä.

2. Korrektor enligt kravet 1, kännetecknad av att kabeln utgörs av en befintlig, avpassat förlängd förbindningska-bel mellan tvä enheter i radiolänksystemet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korjain, tunnettu siitä, että kaapeli on muodostettu olemassa olevasta, sopivasti pidennetystä radiolinkkijärjestelmän kahden yksikön välisestä yhdyskaape-lista.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen korjain, tunnettu siitä, että ennen kaapelia (K) on kytketty vastuskytkentä, jossa on potentiometri (R3) pitkittäishaarassa ja potentiometrin liukuun yhdistetty ohminen vastus (R5) poikittaishaarassa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen korjain, tunnettu siitä, että vastuskytkentään on ulostulopuolelle rinnankytketty aseteltava kondensaattori (C).

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