FI76227B - Koppling foer aotergivningsdelen i en foer ett telefonsystem avsedd fm-mottagare. - Google Patents

Description

76227

Puhelinjärjestelmään tarkoitetun FM-vastaanottimen toisteosan kytkentä

Esillä olevan keksinnön kohteena on puhelinjärjestelmään tarkoitetun FM-vastaanottimen toisteosan kytkentä, joka käsittää ainakin kaksi kanavaa toisistaan amplitudiltaan ja taajuudeltaan mahdollisesti poikkeavien signaalien vastaanottamiseksi, jolloin kukin kanava käsittää sekoittimen sekä kaistanpäästö-suodattimen välitaajuisen signaalin muodostamiseksi, ja kytkentään lisäksi kuuluu ainakin yksi vaihevertailijän sisältävä vaiheenlukitussilmukka sekä summauselimet vaiheeltaan ja taajuudeltaan yhteneviksi saatettujen kanavasignaalien yhteen-laskemiseksi edelleenilmaisua varten.

Solukkopuhelinjärjestelmissä (cellular telephone) tukiasemilta vaaditaan yleensä kykyä toistevastaanottoon (diversity) kahdelle tai useammalle kanavalle. Avattavassa NMT 900 -verkossa toistevastaanottoa käyttävän tukiaseman täytyy pystyä toimimaan myös silloin, kun toiseen vastaanottokanavaan ei pitkäaikaisestikaan saada mitään signaalia tai sen taso on alle asetetun kynnyksen. Tällainen tilanne tulee kyseeseen esimerkiksi silloin, kun toinen vastaanotinantenni tai vastaanottimen etupää on vioittunut tai antenni puuttuu jopa kokonaan .

Erittäin suuresta vastaanottimelta vaadittavasta selektiivi-syydestä ja reaalisista välitaajuussuodattimien toleransseista johtuen toistevastaanottimen kanavien välitaajuussignaalit on pystyttävä virittämään kussakin kanavassa erikseen tarkasti juuri ao. kanavassa olevien suodattimien kaistalle. Näin välitaa juiset signaalit eivät ole samantaajuisia eri haaroissa.

Suur- tai välitaajuudelle toteutettu maksimisuhdeyhdistely (maximal gain predetection combining) on kirjallisuudessa esitetyistä toistevastaanottoperiaatteista suoritusarvoiltaan 2 76227 paras. Teknilliseltä toteutukseltaan se on myös ehdottomasti hankalin sekä kallis. Seuraavaksi paras on vakiovahvistusyh-distely (equal gain predetection combining), joka on teknilliseltä toteutukseltaan ja hinnaltaan edellistä edullisempi.

Eräs tapa toteuttaa yhdistely on käyttää vaihelukkoa signaalien vaiheistukseen.

Eri välitaajuisten signaalien vakiovahvistusyhdistely voidaan toteuttaa käyttämällä molemmissa toistekanavissa erillisiä vaihelukkoja, jotka lukitaan toisiinsa tai kiinteään referenssiin. Summattavien signaalien vaihe ja taajuus säädetään sekoittajien ja jänniteohjattujen oskillaattorien (VCXO) avulla samaksi ennen summausta ja ilmaisua. Vaihevertaili-joiden toisena tulosignaalina käytetään joko kiinteätaajuista referenssiä tai itse summattua signaalia.

Kuviossa 1 on esitetty tällaista tunnettua kytkentää, jossa käytetään kiinteätaajuista referenssiä, ja kuvion 2 mukaisessa kytkennässä taas itse summattu signaali toimii tulosignaalina. Kuvioissa RFA ja RFB signaalit voivat olla esim. kahdesta vastaanotinantennista saatavat signaalit, joiden taajuus, vaihe ja amplitudi saattavat poiketa toisistaan.

Kytkennöissä esiintyvät seuraavat lohkot: la ja Ib ovat sekoittajia, 2a, 2b kaistanpäästösuodattimia, 3a, 3b ja 4a, 4b vahvistimia, 5a, 5b vaihevertailijoita, 6a, 6b silmukkasuo-dattimia, 7a, 7b jänniteohjattuja oskillaattoreita, 8 tarkoittaa summauspiiriä, 9 vahvistinta, 10 ilmaisinta, 11 kovaäänistä, 12 kiinteätaajuista oskillaattoria ja 13 vaiheen-o o siirtopiiriä (0 /90 ).

Kummankin kanavan A, B signaali viedään suodatuksen ja vahvistuksen jälkeen vaihevertailijalle 5a, 5b, jonka anto on riippuvainen tulosignaalien välisestä taajuuserosta sekä vaihe-erosta. Vaihevertailijän antosignaali johdetaan silmukka- 76227 3 suodattimen kautta jänniteohjatulle generaattorille 7a, 7b, jonka antosignaali sekoitetaan sekoittajassa la, Ib tulosig-naaliin RFA, RFB. Vaihelukitussilmukoiden ansiosta signaalit tulevat olemaan taajuudeltaan ja vaiheeltaan samat ennen summausta piirissä 8 sekä ilmaisua. Kuvion 1 mukaisessa tapauksessa otetaan vaihevertailijoiden 5a, 5b referenssisignaali kiinteätaajuisesta kideoskillaattorista 12, kun taaas kuvion 2 mukaisessa tapauksessa otetaan takaisinkytkennän avulla vahvistimen 9 jälkeen itse summattu signaali vaihevertaili-joiden toiseksi tulosignaaliksi.

Käytettäessä kiinteää kideoskillaattoria (kuv. 1) tulee ongelmalliseksi mitoittaa silmukkasuodatin siten, että vastaanotetussa signaalissa oleva taajuusmodulaatio ei vaimene. Silmukkasuodatin 6a, 6b täytyy mitoittaa modulaation vuoksi hyvin kapeaksi. Tämä hidastaa silmukan lukkiutumisnopeuden matalaksi, jolloin suurille häipymisnopeuksille vaihelukot eivät pysty vaiheistamaan eri kanavista tulevia signaaleja riittävän nopeasti ja toisteosan suorituskyky heikkenee.

Käyttämällä vaihevertailijoiden 5a, 5b toisena tulosignaalina itse summattua signaalia (kuv. 2) muodostuu ongelmaksi, kuinka toteuttaa riittävän tarkasti vaihevertailijoiden vaa- ° o tima vaihesuhde (0 ...90 ) vertailtavien signaalien välille staattisessa tilanteessa. Ongelmia aiheuttaa myös se, kuinka vaihevertailijät 5a, 5b käyttäytyvät, kun välitaajui-set signaalit ovat käynnistyshetkellä eri taajuuksissa, jolloin vaihevertailijän toisessa tulossa oleva signaali sisältää välitaajuuksien keskeismodulaatio- ja harmonistuloksia, joiden keskinäiset amplitudi- ja taajuussuhteet vaihtelevat RF-signaalin tulotason funktiona.

Näin edellä esitetyt kirjallisuudesta löytyvät vaihelukkoa ja ilmaisua edeltävää vakiovahvistusyhdistelyä käyttävät toisto-vastaanotinratkaisut toimivat heikosti yhdistettäessä eri taajuisia signaaleja, jotka sisältävät vaihe- tai taajuusmo- 4 76227 dulaatiota. Lisäksi esitetyt ratkaisut eivät toimi optimaalisesti silloin, kun vastaanotettava signaali puuttuu toisesta kanavasta täysin tai sen taso on alle asetetun kynnyksen.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt ongelmat ja samalla aikaansaada kytkentä joka on yksinkertainen ja taloudellisesti kilpailukykyinen.

Tämän tavoiteen saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, että vaihevertailijasta, jonka ottosignaaleina toimivat kummankin kanavan välitaajuiset signaalit on johdettu vain yksi vaiheenlukitushaara, jänniteohjattuine oskillaattoreineen yhden kanavan sekoittimeen, että jänniteohjatun oskillaattorin ottopuolelle on sovitettu kytkinelimet siten, että oskillaattorin otto on kytkettävissä irti vaiheenlukitushaaran taa-juusvaihevertailijasta kiinteään, ennakolta asetettuun vertai lutaaj uuteen, että toisen kanavan sekoittimeen on kytketty kiinteätaajuinen oskillaattori ja toiseen kanavaan on lisäksi sovitettu signaalitason tunnustelupiiri joka kanavassa esiintyvän hitaan häipymän sattuessa toimittaa signaalin mainituille kytkinelimille jänniteohjatun oskillaattorin kytkemiseksi kiinteään vertailutaajuuteen.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan on kumpaankin kanavaan sovitettu signaalitason tunnustelupiiri, jossa on viive-elin siten, että piiri antaa ohjaussignaalin kun sen ottosig-naali pysyy asetetun kynnyksen alapuolella tietyn ajan, jolloin mainittu ohjaussignaali on johdettu kytkimeen, joka kytkee irti kyseisen kanavan summauksesta.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin esimerkin muodossa ja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa jo selitetyt kuviot 1 ja 2 esittävät kahta vaihtoehtoista ennestään tunnettua toteutustapaa ja kuvio 3 esittää lohkokaavion muodossa keksinnön mukaista kytkentää.

5 76227

Kuviossa 3 tarkoittavat viitenumerot la-4a, lb-4b sekä 8-11 samanlaisia osapiirejä kuin edellä kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä, viitenumero 5 tarkoittaa kytkennän ainoan vaiheenlukitus-silmukan taajuusvaihevertailijaa, numero 6 silmukkasuodatinta ja numero 7 jänniteohjattua oskillaattoria. 13 on kiinteätaa-juinen oskillaattori ja 14 on potentiometri, jolla voidaan ottaa säädettävä tasajännite esittämättä jätetystä stabiilista jännitelähteestä. Numero 15a, 15b on kynnyspiiri, jolla analoginen ottosignaali muutetaan 0- tai 1-tasoiseksi, 16a, 16b on ehdoton TAI-portti ja 17a, 17b on viivepiiri. SW1, SW2 ja SW3 ovat kytkimiä.

RFA JA RFB -signaalit voivat olla kahdesta vastaanotinantennista saatavat signaalit tai kahdesta erillisestä vastaanottimesta saatavat yhdistettävät välitaajuiset signaalit. Signaalien taajuus, vaihe ja amplitudi voivat poiketa toisistaan.

Oletetaan aluksi, että kanavissa A ja B signaalien taajuudet, vaiheet ja amplitudit poikkeavat toisistaan; kuitenkin siten, että kummankaan kanavan amplitudi ei ole pysyvästi huomattavasti alle kanavan herkkyyden. Tällöin kytkimet SW1 ja SW2 ovat asennossa 1 ja kytkin SW3 asennossa 2.

Oletetaan lisäksi, että laitteen käynnistyshetkellä lohkojen la, 2a, 3a, 4a, 5, 6 ja 7 muodostama vaihelukittu silmukka ei ole vaihelukossa. Signaalit RFA ja RFB ovat muotoa RFA = a(t)cos/w^(t)+flim(t)+ (t)/ RFB = b(t)cos/w (t)+jSm(t) + (t)/ 3 eli ne sisältävät ajasta riippuvat amplitudit a(t), b(t), tulotaajuudet w^, w^, vaihe- tai taajuusmodulaatiot $6m(t) sekä satunnaiset vaihekulmat (t) ja (t).

Jänniteohjatun oskillaattorin (VCXO) 7 taajuus ja vaihe ovat säädettäviä.

76227 6 Välitaajuisiksi signaaleiksi IFA ja IFB saadaan sekoituksen jälkeen tulevien signaalien ja paikallisoskillaattorien summa-ja erotustaajuudet, joista haluttu sekoitustulos suodatetaan kaistanpäästösuodattimella 2a, 2b.

Välitaajuusvahvistimen 3a, 4a sekä 3b, 4b kautta IFA ja IFB viedään vaihevertailijalle 5, joka antaa signaalien taajuus-ja vaihe-eroon verrannollisen alipäästösuodatetun korjaus jännitteen S jänniteohjatulle oskillaattorille 7. Vaihevertai-lussa modulaatiot jäävät pois vertailutuloksesta.

Näin silmukka lukittuu ja välitaajuussignaalien IFA ja IFB taajuuksista ja vaiheista tulee samat, jolloin ne voidaan ohjata kytkimien SW1 ja SW2 kautta summaukseen 8 ja ilmaisuun 9, 10. Jänniteohjatun oskillaattorin 7 taajuuden säätöalue on sellainen, että se pystyy kompensoimaan IFA:n ja IFB:n välisen taajuuseron.

Jos kanavan A signaalitaso laskee hetkellisesti matalaksi, ilmaistuu se kohinana B-kanavasta ilmaistun signaalin ohessa. A-kanavan häipymä ei kuitenkaan vaikuta mitenkään B-kanavan toimintaan.

Kanavaan B tulevien häipymien kannalta vaihelukittu silmukka toimii alipäästösuodattimena, joka vaimentaa häiriöitä kanavan A-lähtöön nähden. Hitaiden häipymien kohdalle vahvistimesta 3b saatava kanavan signaalitasoon verrannollinen jännite RSSI2 (received signal strenght indicator) kytkee hetkellisesti jänniteohjatun oskillaattorin 7 ohjausjännitteen kiinteäksi kytkimellä SW3 kynnyspiiristä 15b saatavan signaalin C2 ohjaamana. Näin myöskään B-kanavan häipymä ei vaikuta oleellisesti A-kanavan toimintaan.

Jos kanavassa A tai B amplitudi laskee alle asetetun kynnys- tason pitkäaikaisesti (yli s), kytkee kytkin SW1 tai SW2, riippuen siitä kummassa kanavassa amplitudi on matala, sig- 76227 7 naalin IFA tai IFB irti sununauselimestä 8, ja kääntää signaalin C3 vast. C4 kautta kytkimen SW3 asentoon 1. Netin kohisevasta kanavasta tuleva signaali ei pääse summaukseen huonontamaan ilmaistavaa signaalia tilanteissa, joissa toistevas-taanotto ei ole mahdollista tai käytössä.

Kytkimiä SW1 ja SW2 ohjataan siten, että ne eivät voi olla auki (asento 2) yhtäaikaisesti, vaikka molempien kanavien signaalitaso olisi alle asetetun kynnyksen.

Potentiometrillä 14 asetetaan jänniteohjatun oskillaattorin 7 kiinteäksi ohjausjännitteeksi sellainen DC-jännite, että vä-litaajuussignaalin IFA-taajuudeksi tulee lähes sama kuin IFB:n silloin, kuin viritystilanteessa SW3 on asennossa 1 ja molemmissa kanavissa on tasoa huomattavasti yli herkkyysrajän.

Rakenteella on säästetty yksi kokonainen vaihelukittu silmukka verrattuna kirjallisuudessa esitettyihin ratkaisuihin.

Käytetyn taajuus-vaihevertailijän vuoksi voivat A- ja B-kanavien signaalitaajuudet olla toisistaan poikkeavia. Vertailussa kumoutuvat myös kanavissa olevat modulaatiot pois jänniteohjatun oskillaattorin ohjausjännitteestä. Silmukka-suodatin voidaan näin mitoittaa haluttua kohinakaistanleveyttä ja silmukan nopeutta silmälläpitäen. RSSI1- ja 2-signaalit voidaan korvata myös IFA- ja B-signaalien kantoaaltokohina-suhdetta mittaavalla kytkennällä.

Keksintöä tultaneen käyttämään NMT 900 -solukkopuhelinjärjestelmässä tukiaseman toistevastaanoton toteuttamiseen.

Claims (3)

8 76227

1. Puhelinjärjestelmään tarkoitetun FM-vastaanottimen toisteosan kytkentä, joka käsittää ainakin kaksi kanavaa (A, B) toisistaan amplitudiltaan ja taajuudeltaan mahdollisesti poikkeavien signaalien (RFA, RFB) vastaanottamiseksi, jolloin kukin kanava käsittää sekoittimen (la. Ib) sekä kaistanpääs-tösuodattimen (2a, 2b) välitaajuisen signaalin (IFA, IFB) muodostamiseksi, ja kytkentään lisäksi kuuluu ainakin yksi taajuusvaihevertailijän (5) sisältävä vaiheenlukitussilmukka sekä summauselimet (8) vaiheeltaan ja taajuudeltaan yhteneviksi saatettujen kanavasignaalien yhteenlaskemiseksi edel-leenilmaisua varten, tunnettu siitä, että taajuusvai-hevertailijasta (5), jonka ottosignaaleina toimivat kummankin kanavan välitaajuiset signaalit (IFA, IFB), on johdettu vain yksi vaiheenlukitushaara, jänniteohjattuine oskillaattoreineen (7) yhden kanavan (A) sekoittimeen (la), että jänniteohjatun oskillaattorin (7) ottopuolelle on sovitettu kytkinelimet (SW3) siten, että oskillaattorin otto on kytkettävissä irti vaiheenlukitushaaran taajuusvaihevertailijasta (5) kiinteään, ennakolta asetettuun vertailutaajuuteen, että toisen kanavan (B) sekoittimeen (Ib) on kytketty kiinteätaajuinen oskillaattori (13) ja tähän toiseen kanavaan on lisäksi sovitettu sig-naalitason tunnustelupiiri (15b), joka kanavassa (B) esiintyvän hitaan häipymän sattuessa toimittaa erillisen signaalin (C2) mainituille kytkinelimille (SW3) jänniteohjatun oskillaattorin (7) kytkemiseksi mainittuun kiinteään vertailutaa- juuteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että kumpaankin kanavaan (A, B) on sovitettu signaalitason tunnustelupiiri (15a-17a, 15b-17b), jossa on viive-elin (17a, 17b) siten, että piiri antaa ohjaussignaalin (C3, C4) kun sen ottosignaali (RSSI1, RSSI2) pysyy asetetun kynnyksen alapuolella tietyn ajan (τ), jolloin mainittu ohjaussignaali (C3, C4) on johdettu kytkimeen (SW1, SW2), joka kytkee irti kyseisen kanavan (A, B) summauksesta. 9 76227

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kytkentä, tun nettu siitä, että kanavien (A, B) mainitut kytkimet (SW1, SW2) on ohjattu siten, että signaalitasoista riippumatta vähintään yksi kanava on läpikytkettynä summauselimiin (8).