NL194187C - Schakeling in een meervoudigheidseenheid van een FM-ontvanger voor een telefoonstelsel. - Google Patents

Description

1 194187

Schakeling In een meervoudigheidseenheid van een FM-ontvanger voor een telefoonstelsel

De onderhavige uitvinding betreft de schakeling in een meervoudigheidseenheid van een FM-ontvanger voor een telefoonstelsel, welke schakeling omvat twee kanalen voor het ontvangen van signalen die mogelijk van 5 elkaar verschillen in zowel amplitude als frequentie, waarbij elk kanaal is voorzien van een mengschakeling en een middenfrequentietrap voor het vormen van een middenfrequent signaal; een fasevergrendellus, die is voorzien van fasevergelijker waaraan het middenfrequent signaal van één van de kanalen wordt toegevoerd, en vanuit welke een fasevergrendeltak met een spanninggestuurde oscillator Is verbonden met de mengschakeling van dit kanaal, en sommeermiddelen voor het sommeren van de kanaalsignalen die in 10 fase en frequentie gelijk zijn gemaakt.

Een dergelijke schakeling is bekend uit Amerikaanse octrooischrift US-A-4.406.017. Hierbij omvat de schakeling een veelvoud van ontvanginrichtingen voor het afzonderlijk ontvangen van één vorm van informatiesignalen die in de vorm van één of meer coherent gerelateerde signalen verzonden worden. Fasevergrendellussen zijn opgenomen in elk van de ontvanginrichtingen, waarbij de fasevergrendellussen 15 middelen omvatten voor het vergrendelen van de fasen van de ontvangen signalen. Dit soort middelen kunnen bijvoorbeeld lokale-oscillatormiddelen (LO) zijn. De schakeling omvat tevens schakelbesturingsmid-delen die gebruikt worden voor het besturen van het bedrijf in een situatie waarbij één fasevergrendellus het fasevergrendeld signaal verloren is. Vervolgens regelen de schakelbesturingsmiddelen de fasevergrendelde lus die het fasevergrendelde signaal verloren is, teneinde de LO-frequentie van de andere fasevergrendelde 20 lus te lenen. De schakelbesturingsmiddelen worden met name gebruikt om de uitgangssignalen van de referentie frequentie-oscillator in fase gelijk te maken, een fout in de fasevergrendeling van ontvangen signalen in de fasevergrendellusschakelingen te detecteren, het mogelijk te maken dat de synthesizer in de fasevergrendellusschakeling die een fout in de vergrendeling ondergaat het LO-uitgangssignaal van de synthesizer van de andere fasevergrendellusschakeling waarvan de fasevergrendeling intact is, leent en 25 daardoor mogelijk maakt dat de fasevergrendellusschakeling de verloren fasevergrendeling terugwint.

In cellulaire telefoonstelsels zijn meestal repeaters vereist teneinde meervoudigheidsontvangst mogelijk te maken voor twee of meer kanalen. In het te openen netwerk NMT 900 moet de repeater die gebruik maakt van meervoudigheidsontvangst in staat zijn ook te kunnen werken in geval in een van de ontvang-kanalen zelfs gedurende een lange tijd geen signaal wordt ontvangen, of in geval het signaal beneden de 30 vooraf ingestelde drempelwaarde ligt. Dit is de situatie als bijvoorbeeld een van de ontvangerantennes of het frontdeel van de ontvanger is beschadigd of als de antenne geheel afwezig is.

Vanwege de zeer hoge selectiviteitseisen van een ontvanger en de werkelijke toleranties van de middenfrequentfilters in elk kanaal afzonderlijk nauwkeurig kunnen worden afgestemd voor de band van de filters in het kanaal in kwestie. De middenfrequentsignalen bezitten dus in de verschillende takken niet 35 dezelfde frequentie.

Van de meervoudigheidsontvangprincipes die in de literatuur worden gevonden, bezit maximum predetectieversterking geëffectueerd voor hoge of middenfrequenties, de beste rendementswaarden. In deze technische verwezenlijking is het ook verreweg de meest gecompliceerd een meest dure. De direct hieronder volgende beste is de combinatie van predetectie met gelijke versterking, die wat betreft zijn 40 technische verwezenlijking en prijs meer economisch is dan de eerste.

Een werkwijze voor het uitvoeren van de combinatie is het gebruik van een fasevergrendeling voor het faseren van de signalen.

Het combineren van predetectie met gelijke versterking van signalen van verschillende middenfrequenties kan worden verwezenlijkt door gebruik in beide meervoudigheidskanalen van afzonderlijke fasevergrendelin-45 gen, die ofwel aan elkaar zijn vergrendeld ofwel aan een vaste referentie. De fase en de frequentie van de te sommeren signalen zijn gelijkgemaakt door middel van mengschakelingen en spanninggestuurde oscillatoren voor de sommatie en de detectie. Ofwel een referentie met vaste frequentie ofwel het gesommeerde signaal zelf wordt gebruikt als het andere ingangssignaal voor de fasevergelijkers.

De meervoudigheidsontvangers die bekend zijn uit de literatuur en die predetectie met gelijke versterking 50 combineren voor de fasevergrendeling en detectie, werken derhaive slecht als signalen van verschillende frequentie, die fase- of frequentiemodulatie bevatten, worden gecombineerd. Verder functioneren de aangeboden alternatieven niet optimaal als een van de kanalen volledig verstoken is van een ingangssignaal of als het niveau van het ontvangen signaal ligt beneden het ingestelde drempelniveau.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het opheffen van de hierboven vermelde problemen en 55 tegelijkertijd een schakeling te verschaffen die eenvoudig is en economisch concurrerend.

Om dit doel te bereiken heeft de uitvinding het kenmerk, dat aan de fasevergelijker ook het midden-frequente signaal van het andere kanaal wordt toegevoerd; dat aan de ingangszijde van de spanning- 194187 2 gestuurde oscillator schakelmiddelen aanwezig zijn, die dienen voor het ontkoppelen van de ingang van de oscillator van de fasevergelijker van de fasevergrendeltak en voor het omschakelen van de oscillator naar een vaste, vooraf ingestelde referentiefrequentie; en dat met de mengschakeling van het andere kanaal een oscillator met vaste frequentie is gekoppeld, waarbij dit ander kanaal is voorzien van een waarneem* 5 schakeling voor het signaalniveau, die in geval van langzame fading in het kanaal een afzonderlijk signaal toevoert aan de genoemde schakelmiddelen teneinde de spanninggestuurde oscillator naar de genoemde vaste referentiefrequentie om te schakelen.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is ook in het eerstgenoemde kanaal een waarneem* schakeling voor het signaalniveau aanwezig, waarbij elk van de waarneemschakelingen is voorzien van 10 vertragingsmiddelen zodat de desbetreffende schakeling een stuursignaal levert, als zijn ingangssignaal gedurende een bepaalde periode beneden een vooraf ingestelde drempelniveau blijft, en waarbij het genoemde stuursignaal wordt toegevoerd aan een verdere schakelaar, die het genoemde kanaal van de sommeermiddelen ontkoppelt.

15 De uitvinding wordt hierna meer gedetailleerd beschreven in de vorm van een voorbeeld en onder verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin: figuur 1 een schakeling toont waarin een referentie met vaste frequentie wordt gebruikt; figuur 2 een schakeling toont waarin het gesommeerde signaal zelf als ingangssignaal dient; en figuur 3 een schakeling toont volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

20

Figuur 1 toont een schakeling waarin een referentie met vaste frequentie wordt gebruikt, terwijl in de schakeling volgens figuur 2 het gesommeerde signaal zelf als ingangssignaal dient. In de figuren kunnen de signalen RFA en RFB bijvoorbeeld signalen zijn ontvangen van twee ontvangantennes, waarbij hun frequenties, fasen en amplituden mogelijk van elkaar verschillen.

25 In de schakelingen bevinden zich de volgende blokken: 1a en 1b zijn mengschakelingen, 2a en 2b zijn bandfilters, 3a, 3b en 4a en 4b zijn versterkers, 5a, 5b zijn fasevergelijkers, 6a, 6b zijn lusfilters, 7a, 7b zijn spanninggestuurde oscillatoren, 8 stelt een sommeerschakeling voor, 9 een versterker, 10 een detector, 11 een luidspreker, 12 een oscillator met vaste frequentie en 13 een faseverschuifschakeling (0790°) (figuur 2).

Het signaal van elk kanaal A, B wordt na filtering en versterking geleverd aan de fasevergelijkers 5a, 5b, 30 waarvan het uitgangssignaal afhangt van het frequentieverschil en het faseverschil tussen de ingangssignalen. Het uitgangssignaal van de fasevergelijker wordt via het lusfilter gezonden naar de spanninggestuurde generator 7a, 7b, het uitgangssignaal waarvan in de mengschakeling 1a, 1b wordt gemengd met het ingangssignaal RFA, RFB. Vanwege de fasevergrendellussen zullen de signalen dezelfde frequentie bezitten en dezelfde fase voor hun sommatie in schakeling 8 en hun detectie. In het geval van figuur 1 35 wordt het referentiesignaal voor de fasevergelijkers afgenomen van de kristaloscillator 12 met vaste frequentie, terwijl in het geval van figuur 2 het gesommeerde signaal zelf wordt genomen als het tweede ingangssignaal voor de fasevergelijkers na versterking door middel van terugkoppeling.

Als een oscillator met vaste frequentie (figuur 1) wordt gebruikt, vormt de dimensionering van het lusfilter opdat de frequentiemodulatie in het ontvangen signaal niet zal worden gedempt, een probleem Vanwege de 40 modulatie moet het lusfilter 6a, 6b buitengewoon smal zijn. Dit verlaagt de vergrendelsnelheid van de lus, in welk geval bij hoge fadingsnelheden de fasevergrendeling niet voldoende snel in staat zal zijn om de signalen van de verschillende kanalen in fase te brengen, waardoor het rendement van de meervoudigheidseenheid achteruit gaat

Als het gesommeerde signaal zelf (figuur 2) wordt gebruikt als tweede ingangssignaal van de faseverge-45 (ijkers 5a, 5b, is het probleem op welke wijze in de statische toestand met voldoende nauwkeurigheid de faseverhouding (0° ...90°) vereist door de fasevergelijkers tussen de te vergelijken signalen uit te voeren.

Een ander probleem is hoe de fasevergelijkers 5a en 5b zich zullen gedragen als de middenfrequent-signalen zich op verschillende frequenties bevinden op het moment van de start, in welk geval het signaal in een ingang van de fasevergelijker intermodulatieproducten bevat en harmonischen afkomstig van de 50 middenfrequenties, waarbij hun onderlinge amplitude- en frequentieverhoudingen variëren als functie van het ingangsniveau van het hoogfrequente signaal.

In figuur 3 geven de referentiecijfers 1a-4a, 1b-4b en 8-11 hulpschakelingen aan overeenkomstig die in de figuren 1 en 2. Het referentiecijfer 5 geeft de fasevergelijker van de enige fasevergrendellus in de schakeling aan, cijfer 6 geeft een lusfilter aan en cijfer 7 een spanninggestuurde oscillator. 13 is een 55 oscillator met vaste frequentie en 14 een potentiometer door middel waarvan een te sturen gelijkstroom kan worden afgenomen van een stabiele spanningsbron die niet is weergegeven. De cijfers 15a, 15b geven elk een drempelschakeling aan door middel waarvan een analoog ingangssignaal wordt omgezet naar ofwel 3 194187 niveau O ofwel niveau 1, terwijl 16a, 16b absolute OF-poorten zijn en 17a, 17b vertragingsschakelingen. SW1, SW2 en SW3 zijn schakelaars.

De signalen RFA en RFB kunnen signalen zijn verkregen uit twee ontvangantennes of te combineren middenfrequentsignalen ontvangen van twee afzonderlijke ontvangers. De frequenties, fasen en amplituden 5 van de signalen kunnen van elkaar verschillen.

Aangenomen wordt eerst dat in kanalen A en B de frequenties, fasen en amplituden van de signalen van elkaar verschillen. De amplitude van geen van beide kanalen is echter permanent aanzienlijk beneden de gevoeligheid van het kanaal. Op dit moment staan de schakelaars SW1 en SW2 in positie 1 en schakelaar SW3 in positie 2.

10 Aangenomen wordt bovendien, dat op het moment dat het toestel op de fasevergrendellus is geschakeld, bestaande uit de blokken 1a, 2a, 3a, 4a, 5, 6 en 7, niet fasevergrendeld is. De signalen RFA en RFB bezitten de volgende vorm RFA = a(t)cos[w1 (t)+<t>m(t)+a(t)] RFB = b(t)cos[w3(t)+<t>m(t)+0(t)] 15 dat wil zeggen dat zij tijdafhankelijke amplitudes a(t), b(t), bevatten alsmede ingangsfrequenties w„ w3, fase- of frequentiemodulaties <j>m(t) en incidentele fasehoeken a(t) en B(t).

De frequentie en de fase van de spanninggestuurde oscillator (VCXO) 7 zijn regelbaar.

De middenfrequentsignalen IFA en IFB verkregen na het mengen vormen de somfrequentles en de verschilfrequenties van de ingangssignalen en van de inwendige oscillatoren, van welke frequenties het 20 gewenste mengresultaat wordt gefilterd door middel van het bandfilter 2a, 2b.

Via de middenfrequentversterker 3a, 4a en 3b, 4b wordt IFA en IFB verder gestuurd naar de fasevergelijker 5, die aan de spanninggestuurde oscillator 7 een laagdoorlaatgefilterde correctiespanning S levert, die evenredig is met het frequentieverschil en het faseverschil tussen de signalen. Bij de fasevergelijking worden de modulaties φιτι uit het resultaat van de vergelijking gelaten.

25 Aldus wordt de lus vergrendeld en worden de frequenties, en fasen van de middenfrequentsignalen IFA en IFB gelijkgemaakt, waarna deze kunnen worden doorgestuurd via schakelaars SW1 en SW2 naar sommatie 8 en detectie 9,10. Het frequentiestuurgebied van de spanninggestuurde oscillator 7 is zodanig, dat deze in staat is tot compensatie van het frequentieverschil tussen IFA en IFB.

Als het signaal van kanaal A tijdelijk daalt naar een laag niveau wordt dit gedetecteerd als ruis naast het 30 gedetecteerde signaal in het kanaal B. Fading in kanaal A beïnvloedt echter op geen enkele wijze de functionering van kanaal B.

Wat betreft fading die optreedt in kanaal B werkt de fasevergrendellus als een laagdooifaatfilter, dat storingen dempt ten opzichte van de uitgang van kanaal A. Bij langzame fading brengt de signaalsterkte-indicator RSSI2, verkregen uit versterker 3b, tijdelijk het stuursignaal van de spanninggestuurde oscillator 7 35 naar een vast niveau door middel van schakelaar SW3, onder besturing van signaal C2 ontvangen van de drempelschakeling 15b. Ook fading in kanaal B tast derhalve niet substantieel de functionering van kanaal A aan.

Als in ofwel kanaal A ofwel kanaal B gedurende een lange periode (meer dan xs) de amplitude daalt beneden het vooraf ingestelde drempelniveau, schakelt schakelaar SW1 of SW2, afhankelijk van het kaneel 40 waarin de amplitude laag is, het signaal IFA en IFB van de sommatiemiddelen 8a uit en wordt via signaal C3 respectievelijk C4 de schakelaar SW3 naar positie 1 gevoerd. In situatie waarin meervoudigheids-ontvangst niet mogelijk is of niet wordt gebnjikt, kan derhalve het signaal afkomstig van het kanaal met ruis de sommatie niet binnentreden om het gedetecteerde signaal te verslechteren.

Schakelaar SW1 en SW2 worden zodanig gestuurd, dat deze niet gelijktijdig kunnen worden geopend 45 (positie 2) zelfs als het signaal in beide kanalen beneden het vooraf ingestelde drempelniveau ligt

De vaste stuurspanning ingesteld door middel van de potentiometer 14 voor de spanninggestuurde oscillator 7 is een gelijkspanning, zodat de frequentie IFA van het middenfrequente signaal nagenoeg gelijk zal zijn aan de frequentie IFB als in de afstemsituatie, SW3 in positie 1 staat en het niveau in elk kanaal aanzienlijk boven de gevoeligheidsgrens ligt.

50 Door toepassing van deze schakeling kan geheel van één voiïedige fasevergrendellus worden afgezien vergeleken met de bekende schakelingen.

Vanwege de fasevergelijker kunnen de signaalfrequenties van de kanalen A en B van elkaar verschillen. Bij de vergelijking vallen de modulaties in de kanalen in de stuurspanning van de spanninggestuurde oscillator bovendien weg. Het lusfilter kan derhalve worden gedimensioneerd voor de gewenste ruis-55 bandbreedte en lussnelheid. De signalen RSSI1 en RSSI2 kunnen ook worden vervangen door schakelingen die de draaggolf/ruisverhouding meten van de signalen IFA en IFB.

De uitvinding zal zeer waarschijnlijk worden gebruikt voor het verwezenlijken van de meervoudigheids-

Claims (3)

194187 4 ontvangst van de repeater in het cellulaire telefoonstelsel NMT 900. 5

1. Schakeling in een meervoudigheidseenheid van een FM-ontvanger voor een telefoonstelsel, welke schakeling omvat twee kanalen voor het ontvangen van signalen die mogelijk van elkaar verschillen in zowel amplitude als frequentie, waarbij elk kanaal is voorzien van een mengschakeling en een midden-frequentietrap voor het vormen van een middenfrequent signaal; een fasevergrendellus, die is voorzien van 10 een fasevergelijker waaraan het middenfrequente signaal van één van de kanalen wordt toegevoerd, en vanuit welke een fasevergrendeltak met een spanninggestuurde oscillator is verbonden met de mengschakeling van dit kanaal; en sommeermiddelen voor het sommeren van de kanaalslgnalen die in fase en amplitude gelijk zijn gemaakt, met het kenmerk, dat aan de fasevergelijker (5) ook het middenfrequente signaal van het andere kanaal (B) wordt toegevoerd; dat aan de ingangszijde van de spanninggestuurde 15 oscillator (7) schakelmiddelen (SW3) aanwezig zijn, die dienen voor het ontkoppelen van de ingang van de oscillator van de fasevergelijker (5) van de fasevergrendeltak en voor het omschakelen van de oscillator naar een vaste, vooraf ingestelde referentiefrequentie; en dat met de mengschakeling (1b) van het andere kanaal (B) een oscillator (13) met vaste frequentie is gekoppeld, waarbij dit andere kanaal is voorzien van een waarneemschakeling (15b) voor het signaalniveau, die in geval van langzame fading in het kanaal (B) 20 een afzonderlijk signaal (C2) toevoert aan de genoemde schakelmiddelen (SW3) teneinde de spanninggestuurde oscillator (7) naar de genoemde vaste referentiefrequentie om te schakelen.

2. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ook in het eerstgenoemde kanaal (A) een waarneemschakeling (15a) voor het signaalniveau aanwezig is, waarbij elk van de waarneemschakelingen (15a, 15b) is voorzien van vertragingsmiddelen (17a, 17b), zodat de desbetreffende schakeling een 25 stuursignaal (C3, C4) levert, als zijn ingangssignaal (RSSI1, RSSI2) gedurende een bepaalde periode (T) beneden een vooraf ingestelde drempelniveau blijft, en waarbij het genoemde stuursignaal (C3, C4) wordt toegevoerd aan een verdere schakelaar (SW1, SW2), die het genoemde kanaal (A, B) van de sommeermiddelen ontkoppelt.

3. Schakeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de genoemde verdere schakelaar (SW1, SW2) 30 van de kanalen (A, B) zodanig worden gestuurd, dat onafhankelijk van de signaalniveaus, ten minste een kanaal via de genoemde schakelaars met de sommeermiddelen (8) wordt gekoppeld. Hierbij 3 bladen tekening