FI80550B

FI80550B - FREKVENSMODULERAD SAENDARMOTTAGARE.

Info

Publication number: FI80550B
Application number: FI890192A
Authority: FI
Inventors: Jarmo Maekinen; Reino Talarmo
Original assignee: Telenokia Oy
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1990-02-28
Also published as: GB9000640D0; FI80550C; ES2020088A6; IT1238166B; FI890192A0; GB2228378A; AU4792490A; IT9019052A0; IT9019052A1; FR2641916A1

Description

1 805301 80530

Taajuusmoduloitu lähetinvastaanotinFrequency modulated transceiver

Keksinnön kohteena on taajuusmoduloitu lähetinvastaanot in, jossa lähetin käsittää taajuusmoduloidun suur-5 taajuusoskillaattorin, jolla on modulointisisääntulo ja ulostulo; ja vastaanotin käsittää kaskadiin kytkettyinä suurtaajuussekoittimen, jonka paikallisoskillaattorisi-sääntulo on toiminnallisesti kytketty lähettimen suurtaa-juusoskillaattorin ulostuloon; ensimmäisen välitaajuussuo-10 dattimen; välitaajuussekoittimen; toisen välitaajuussuo-dattimen; sekä ilmaisimen, vastaanottimen lisäksi käsittäessä taajuusmoduloidun paikallisoskillaattorin, jonka ulostulo on toiminnallisesti kytketty välitaajuussekoittimen paikallisoskillaattorisisääntuloon ja jota moduloi-15 daan lähettimen modulointisignaalilla.The invention relates to frequency modulated transceivers, wherein the transmitter comprises a frequency modulated Suur-5 frequency oscillator having a modulation input and an output; and the receiver comprises, in cascade, a high frequency mixer, the local oscillator input of which is operatively connected to the output of the high frequency oscillator of the transmitter; a first intermediate frequency protection-10 computer; intermediate frequency mixer; a second intermediate frequency filter; and a detector, the receiver further comprising a frequency modulated local oscillator, the output of which is operatively connected to the local oscillator input of the intermediate frequency mixer and which is modulated by a modulating signal of the transmitter.

Erityisesti mikroaaltoalueella (> 1 GHz) toimivissa radiolaitteissa, kuten radiolinkeissä, on edullista minimoida suurtaajuus- ja mikroaaltokomponenttien lukumäärä, koska ne ovat järjestelmän kalleimpia ja usein kriittisim-20 piä komponentteja.Particularly in radio equipment operating in the microwave range (> 1 GHz), such as radio links, it is advantageous to minimize the number of high frequency and microwave components, as they are the most expensive and often the most critical components of the system.

Eräässä tunnetussa ratkaisussa on lähetinvastaanot-timen vastaanotinosasta poistettu suurtaajuinen paikallis-oskillaattori siten, että vastaanottimen suurtaajuussekoittimen paikallisoskillaattorisignaali on muodostettu 25 oman lähettimen taajuusmoduloidusta ulostulosignaalista. Tällöin vastaanottimen ensimmäinen välitaajuinen signaali sisältää sekä vastaanotetun signaalin että oman lähettimen modulaation. Oman lähettimen modulaatio kompensoidaan välitaaj uussekoittimessa, jonka taajuusmoduloitua paikallis-30 oskilaattoria moduloidaan suoraan lähettimen modulointi-signaalilla. Tällöin tulisi ilmaistun signaalin olla puhdas oman lähettimen aiheuttamasta ns. jäännösmodulaatios-ta.In a known solution, a high-frequency local oscillator is removed from the receiver part of the transceiver, so that the local oscillator signal of the high-frequency mixer of the receiver is formed from the frequency-modulated output signal of its own transmitter. In this case, the first intermediate frequency signal of the receiver includes both the received signal and the modulation of its own transmitter. The modulation of the own transmitter is compensated in an intermediate frequency mixer, the frequency modulated local oscillator of which is modulated directly by the modulation signal of the transmitter. In this case, the detected signal should be clean of the so-called jäännösmodulaatios-O.

Käytännössä ilmaistussa signaalissa kuitenkin 35 esiintyy jäännösmodulaatiota, mikä digitaalisen signaalin 2 80550 (PCM-signaali) tapauksessa kasvattaa bittivirhesuhdetta.In practice, however, the signal 35 exhibits residual modulation, which in the case of the digital signal 2 80550 (PCM signal) increases the bit error rate.

Tämä ongelma poistetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä lähetinvastaanottimella, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että se käsittää säätövälineet suur-5 taajuusoskillaattorin tai paikallisoskillaattorin modulaa-tioherkkyyden tai modulointisignaalin tason säätämiseksi ilmaisimen ulostulosignaalin ja lähettimen modulointisignaalin välisen korrelaation perusteella.This problem is eliminated by a transceiver of the type described in the introduction, which according to the invention is characterized in that it comprises control means for adjusting the modulation sensitivity or the level of the modulation signal of the high-frequency oscillator or the local oscillator based on the correlation between the detector output signal and the transmitter modulation signal.

Keksintö perustuu hakijan havaintoon, että tärkeä 10 tekijä jäännösmodulaation muodostamisessa on suurtaajuus-ja paikallisoskillaattorien modulaatioherkkyyksien epästabiilisuus ja keskinäiset erot. Oskillaattorien erilaisten modulaatioherkkyyksien seurauksena myös välitaajuus-sekoittimen sisääntulosignaalissa oleva oman lähettimen 15 modulaatio ja välitaajuussekoittimen paikallisoskillaat-torisignaalin modulaatio eroavat hieman toisistaan aiheuttaen ilmaistuun signaaliin jäännösmodulaatiota. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa säädetään adaptiivisesti toisen oskillaattorin modulaatioherkkyyttä siten, että oskillaat-20 torien modulaatioherkkyydet vastaavat toisiaan, tai vaihtoehtoisesti säädetään toisen oskillaattorin modulointi-signaalin tasoa siten, että oskillaattorien modulaatio-herkkyyksien välinen ero kompensoituu.The invention is based on the applicant's finding that an important factor in generating residual modulation is the instability and mutual differences in the modulation sensitivities of the high frequency and local oscillators. As a result of the different modulation sensitivities of the oscillators, the modulation of the own transmitter 15 in the input signal of the intermediate frequency mixer and the modulation of the local oscillator signal of the intermediate frequency mixer also differ slightly, causing residual modulation in the detected signal. In the solution according to the invention, the modulation sensitivity of the second oscillator is adjusted adaptively so that the modulation sensitivities of the oscillators 20 correspond to each other, or alternatively the level of the modulation signal of the second oscillator is adjusted so that the difference between the modulation sensitivities is compensated.

Adaptiivinen säätö on edullinen, koska modulaatio-25 herkkyydet muuttuvat helposti ympäristövaikutusten (esim. lämpötila) ja mahdollisten radiolaitteen taajuusasetusten takia, koska modulaatioherkkyys normaalissa, esim. varak-toridiodin avulla toteutetussa oskillaattorissa riippuu ohjausjännitteen suuruudesta. Adaptiivisen säädön avulla 30 laitteen suorituskyky säilyy koko eliniän (lämpötilanryö-mintä ja vanhenemisilmiöt kompensoidaan) ja tuotannon tarkkuusvaatimukset pienenevät.Adaptive control is advantageous because the modulation sensitivities change easily due to environmental influences (e.g. temperature) and possible frequency settings of the radio device, because the modulation sensitivity in a normal oscillator, e.g. implemented with a backup diode, depends on the magnitude of the control voltage. With adaptive control, the performance of the 30 devices is maintained throughout their life (temperature fluctuations and aging phenomena are compensated) and production accuracy requirements are reduced.

Keksintöä selostetaan nyt yksityiskohtaisemmin suo-ritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrokseen, 35 jossa 3 80550 kuvio 1 esittää lohkokaaviomuodossa lähetinvastaan-otinta, jossa säädetään suurtaajuusoskillaattorin modulaa-tioherkkyyttä, ja kuvio 2 esittää lohkokaaviomuodossa toista lähetin-5 vastaanotinta, säädetään paikallisoskillaattorin modulaa-tioherkkyyttä.The invention will now be described in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram transceiver for adjusting the modulation sensitivity of a high frequency oscillator, and Fig. 2

Kuvion 1 lähetinvastaanottimessa lähettimen modu-lointisignaali johdetaan tasonsäätöelimen 7 kautta taa-juusmoduloidun suurtaajuusoskillaattorin 1 modulointisi-10 sääntuloon. Suurtaajuusoskillaattorin 1 ulostulosta lähe-tystaajuinen taajuusmoduloitu signaali viedään haaroitin-elimen 2 kautta joko suoraan tai mahdollisen suurtaajuus-vahvistimen (ei esitetty kautta) kautta antenniin. Modu-lointisignaali on edullisesti digitaalinen signaali. Suur-15 taajuudella tarkoitetaan tässä yhteydessä erityisesti mutta ei ainoastaan mikroaaltotaajuuksia (>1 GHz).In the transceiver of Fig. 1, the modulation signal of the transmitter is fed through the level control member 7 to the modulation-10 control input of the frequency modulated high frequency oscillator 1. From the output of the high frequency oscillator 1, the transmission frequency frequency modulated signal is fed through the splitter member 2 either directly or via a possible high frequency amplifier (not shown) to the antenna. The modulation signal is preferably a digital signal. In this context, the high-15 frequency refers specifically to, but not limited to, microwave frequencies (> 1 GHz).

Vastaanotin käsittää seuraavassa järjestyksessä sarjaan kytkettyinä suurtaajuussekoittimen 13, ensimmäisen väli taa juussuodattimen 12, väl i taa juussekoitt imen 11, toi-20 sen välitaajuussuodattimen 10 ja ilmaisimen 9. Vastaanotettu signaali johdetaan antennista sekoittimelle 13, jonka paikallisoskillaattorisisääntuloon on johdettu haaroi tinelimen 2 kautta oskillaattorin 1 taajuusmoduloitu ulostulosignaali. Tällöin sekoitin 13 siirtää vastaanote-25 tun signaalin ensimmäiselle välitaajuudelle lisäten siihen samalla oskillaattorin 1 ulostulosignaaliin sisältyneen modulaation. Sekoittimen 13 välitaajuinen ulostulosignaali kaistanpäästösuodatetaan ensimmäisellä välitaajuussuodat-timellä 12 ja johdetaan välitaajuussekoittimelle 11.The receiver comprises, in the following order, a high-frequency mixer 13, a first intermediate hair filter 12, an intermediate hair mixer 11, a second intermediate frequency filter 10 and a detector 9, connected in series. the output signal. In this case, the mixer 13 transfers the received signal to the first intermediate frequency, at the same time adding to it the modulation included in the output signal of the oscillator 1. The intermediate frequency output signal of the mixer 13 is bandpass filtered by the first intermediate frequency filter 12 and passed to the intermediate frequency mixer 11.

30 Sekoittimen 11 paikallisoskillaattorisisääntuloon on johdettu taajuusmoduloidun paikallisoskillaattorin 8 ulostulosignaali. Oskillaattorin 8 modulointisisääntuloon on johdettu viive-elimen 4 kautta lähettimen modulointi-signaali. Oskillaattoria 8 moduloidaan siten samalla modu-35 lointisignaalilla kuin lähettimen oskillaattoria 1. TämänThe output signal of the frequency modulated local oscillator 8 is applied to the local oscillator input of the mixer 11. A transmitter modulation signal is applied to the modulation input of the oscillator 8 via a delay element 4. Oscillator 8 is thus modulated with the same modulo-35 oscillation signal as transmitter oscillator 1. This

4 8 O 5 bO4 8 O 5 bO

seurauksena sekoittimen 11 paikallisoskilaattorisignaali sisältää saman modulaation kuin sekoittimen 11 sisääntulo-signaalissa oleva oman lähettimen modulaatio. Tällöin sekoitin 11 periaatteessa poistaa oman lähettimen aiheutta-5 man modulaation siirtäessään vastaanotetun signaalin toiselle välitaajuudelle. Sekoittimen 11 ulostulo kaistan-päästösuodatetaan toisella välitaajuussuodattimella 10 ja ilmaistaan ilmaisimella 9. Ilmaisimen 9 ulostulosignaalissa ei tulisi esiintyä oman lähettimen jäännösmodulaatiota. 10 Modulointisignaalin reitille suurtaajuusoskillaat- torin 1 kanssa sarjaankytketty tasonsäätöelin 7 (esim. vahvistin tai vaimennin) säätää oskillaattorille 1 syötettävän modulointisignaalin tasoa kompensoiden oskillaattorien 1 ja 2 modulaatioherkkyyksien muutokset ja keskinäi-15 set erot. Tasonsäätöelintä ohjataan korrelointielimellä 5, jonka ulostulo on kytketty integroivan tai keskiarvois-tavan elimen 6 kautta tasonsäätöelimen 7 ohjaussisääntu-loon. Korrelointielimen 5 toinen sisääntulo on kytketty ilmaisimen 9 ulostuloon ja toiseen sisääntuloon on vai-20 heensiirtoelimen 3 kautta johdettu lähettimen modulointi-signaali. Viive-elimen 3 aiheuttama viive on oleellisesti yhtä suuri kuin ilmaisimen 9 ja toisen välitaajuussuodat-timen 10 aiheuttama viive, ts. se kompensoi niiden aiheuttaman viiveen. Korrelointielin 5 korreloi modulointisig-25 naalin ja ilmaisimen 9 ulostulosignaalin keskenään ja ohjaa korrelointituloksen perusteella tasonsäätöelintä 7. Tasonsäätöelin reagoi korrelointitulokseen säätämällä oskillaattorille 1 menevän modulointisignaalin tasoa siten, että mainittujen signaalien välinen korrelaatio pienenee, 30 ts. ilmaistussa signaalissa esiintyvä jäännösmodulaatio vähenee.as a result, the local oscillator signal of the mixer 11 contains the same modulation as the modulation of the own transmitter in the input signal of the mixer 11. In this case, the mixer 11 basically removes the modulation caused by its own transmitter when transmitting the received signal to another intermediate frequency. The output of the mixer 11 is band-pass filtered by a second intermediate frequency filter 10 and detected by a detector 9. The output signal of the detector 9 should not show residual modulation of its own transmitter. A level control member 7 (e.g., an amplifier or attenuator) connected in series with the high frequency oscillator 1 for the modulation signal path adjusts the level of the modulation signal input to the oscillator 1, compensating for changes in the modulation sensitivities and mutual differences of the oscillators 1 and 2. The level control element is controlled by a correlation element 5, the output of which is connected via an integrating or averaging element 6 to the control input of the level control element 7. The second input of the correlation member 5 is connected to the output of the detector 9 and the second input has a transmitter modulation signal passed through the phase transfer element 3. The delay caused by the delay element 3 is substantially equal to the delay caused by the detector 9 and the second intermediate frequency filter 10, i.e. it compensates for the delay caused by them. The correlation member 5 correlates the modulation signal and the output signal of the detector 9 with each other and controls the level control member 7 on the basis of the correlation result.

Kuviossa 2 on esitetty lähetinvastaanottimen lohkokaavio, jossa tasonsäätöelin 7 on kytketty modulointi-signaalin reitille sarjaan paikallisoskillaattorln 8 kans-35 sa säätämään modulointisignaalin tasoa. Muutoin kuvion 2 5 80550 mukaisen lähetinvastaanottimen rakenne ja toiminta on analoginen kuvion 1 lähetinvastaanottimen kanssa.Fig. 2 shows a block diagram of a transceiver in which the level control member 7 is connected to the path of the modulation signal in series with the local oscillator 8 to control the level of the modulation signal. Otherwise, the structure and operation of the transceiver of Figure 2 80550 is analogous to that of the transceiver of Figure 1.

Signaalin kulkuaikaviive (vaihesiirto) oskillaattorin 1 (tai tasonsäätöelimen 7) sisääntulosta oskillaatto-5 rin 1, haaroitinelimen 2, sekoittimen 13, ensimmäisen väli taa juussuodattimen 12 ja niiden välisten siirtolinjojen kautta sekoittimen 11 sisääntuloon on kuitenkin suurempi kuin signaalin kulkuaikaviive oskillaattorin 1 sisääntulosta paikallisoskillaattorin 8 kautta sekoittimen 11 pai-10 kallisoskillaattorisisääntuloon. Tämän seurauksena on sekoittimen 11 paikallisoskillaattorisignaalin ja sen si-sääntulosignaalissa olevan oman lähettimen modulaation välillä vaihe-ero, mikä aiheuttaa jäännösmodulaatiota ja tekee vastaanoton mahdottomaksi suurilla siirtonopeuksilla. 15 Tämä vaihepoikkeama kompensoidaan oskillaattorin 8 kanssa sarjaankytketyllä viive-elimellä 4, jonka viive valitaan sellaiseksi, että edellä mainittujen signaali-reittien kulkuajät ovat oleellisesti yhtä suuret. Tämän ansiosta keksinnön mukaisen lähetinvastaanottimen siirto-20 nopeus ei ole rajoitettu.However, the signal travel time delay (phase shift) from the input of the oscillator 1 (or level control member 7) to the input of the oscillator 1, the branch member 2, the mixer 13, the first filter through the hair filter 12 and the transmission lines therebetween 8 is greater than the signal travel delay 1 to the expensive oscillator inlet of mixer 11. As a result, there is a phase difference between the local oscillator signal of the mixer 11 and its own transmitter modulation in the input signal, which causes residual modulation and makes reception impossible at high transmission rates. This phase deviation is compensated by a delay element 4 connected in series with the oscillator 8, the delay of which is selected such that the travel times of the above-mentioned signal paths are substantially equal. As a result, the transmission speed of the transceiver according to the invention is not limited.

Vaiheensiirtoelin 14 voi sijaita ennen oskillaattoria 8 tai sen jälkeen (ei esitetty) ja se voi olla kiinteä tai manuaalisesti asetettava (kuten kuvioissa) tai adap-tiivisesti säädettävä (ei esitetty).The phase shift member 14 may be located before or after the oscillator 8 (not shown) and may be fixed or manually adjustable (as in the figures) or adaptively adjustable (not shown).

25 Oheiset kuviot ja niihin liittyvä selitys on tar koitettu ainoastaan havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The accompanying figures and the related description are intended to illustrate the present invention only. The details of the invention may vary within the scope of the appended claims.

Claims

6 80550

A frequency modulated transceiver, wherein the transmitter comprises a frequency modulated high frequency oscillator 5 (1) having a modulation input and an output; and the receiver comprises, in cascade, a high frequency mixer (13), the local oscillator input of which is operatively connected to the output of the high frequency oscillator (1) of the transmitter; a first intermediate frequency filter 10 (12); an intermediate frequency mixer (11); a second intermediate frequency filter (10); and in addition to the detector (9), the receiver comprising a frequency modulated local oscillator (8), the output of which is operatively connected to the local oscillator input of the intermediate frequency mixer (11) and modulated by a transmitter modulation signal, characterized by control means (5, 6, 7) to adjust the modulation sensitivity or the level of the modulation signal based on the correlation between the output signal of the detector (9) and the modulation signal of the transmitter.

Transceiver according to claim 1, characterized in that said control means comprise a level control element (7) connected in series with the high frequency oscillator (1) or the local oscillator (8) on the path of the modulation signal.

Transceiver according to Claim 1 or 2, characterized in that it comprises correlation means (5), to the second input of which an output signal is applied to the detector (9) and to the second input via a delay element (3) a tuning signal having a delay caused by the delay member (3) substantially equal to the delay caused by the second intermediate frequency filter (10) and the detector (9), the output signal of the correlating means being applied to the control input of said level control member 35. 7 80550

Transceiver according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the level control element (7) is an amplifier element or attenuator element connected to the input of the high-frequency oscillator (1) or the local oscillator (8).

Transceiver according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a second phase shifting element (4) is connected in series with the local oscillator (8).

Transceiver according to claim 5, characterized in that said second phase shifting element (4) is connected to the path of the transmitter modulation signal before the input of the local oscillator (8).

8. O 5 50