NL8702753A - Schakeling voor de meervoudigheidseenheid in een fm ontvanger voor een telefoonstelsel. - Google Patents

Description

%

, N.0. 34.843 1 J

Ψ

Schakeling voor de meervoudigheidseenheid in een FM ontvanger voor een telefoonstelsel.

De onderhavige uitvinding betreft de schakeling voor de meervoudig-5 heidseenheid (diversity unit) in een FM ontvanger voor een telefoonstelsel, welke schakeling is voorzien van ten minste twee kanalen voor het ontvangen van signalen die mogelijk van elkaar verschillen in zowel amplitude als frequentie, waarbij elk kanaal een mengschakeling omvat en een bandfilter voor het vormen van een middenfrequent signaal, en de 10 schakeling verder is voorzien van ten minste een fasevergrendellus, die een fasevergelijker omvat, alsmede sommeermiddelen voor het voor verdere detektie sommeren van de kanaalsignalen die in fase en frequentie gelijk zijn gemaakt.

In cellulaire telefoonstelsels zijn meestal repeaters vereist ten-15 einde 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 ontvangkanalen zelfs gedurende een lange tijd geen signaal wordt ontvangen, of in geval het signaal beneden de vooraf ingestelde 20 drempelwaarde ligt. Dit is de situatie als bijvoorbeeld een van de ont-vangerantennes of het frontdeel van de ontvanger is beschadigd of als de antenne geheel afwezig is.

Vanwege de zeer hoge selektiviteitseisen van een ontvanger en de werkelijke toleranties van de middenfrequentfilters moeten de middenfre-25 quentsignalen van de kanalen van de meervoudigheidsontvanger 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 dezelfde frequentie.

Van de meervoudigheidsontvangprincipes die in de literatuur worden 30 gevonden, bezit maximum predetektieversterking geëffektueerd voor hoge of middenfrequenties, de beste rendementswaarden. In deze technische verwezenlijking is het ook verreweg de meest gekompliceerde en meest dure. De direkt hieronder volgende beste is de kombinatie van predetek-tie met gelijke versterking, die wat betreft zijn technische verwezen-35 lijking en prijs meer economisch is dan de eerste.

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

Het kombineren van predetektie met gelijke versterking van signalen van verschillende middenfrequenties kan worden verwezenlijkt door ge-40 bruik in beide meervoudigheidskanalen van afzonderlijke fasevergrende- .8702755 -- 4 * 2 * lingen, die ofwel aan elkaar zijn vergrendeld ofwel aan een vaste referentie. De fase en de frequentie van de te sommeren signalen zijn gelijk gemaakt door middel van mengschakelingen en spanninggestuurde oscillato-ren voor de sommatie en detektie. Ofwel een referentie met vaste fre-5 quentie of het gesommeerde signaal zelf wordt gebruikt als het andere ingangssignaal voor de fasevergelijkers.

Figuur 1 toont een dergelijke 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 10 kunnen de signalen RFA en RFB bijvoorbeeld signalen zijn ontvangen van twee ontvangantennes, waarbij hun frequenties, fasen en amplituden mogelijk van elkaar verschillen.

In de schakelingen bevinden zich de volgende blokken: la en lb zijn mengschakelingen, 2a en 2b zijn bandfilters, 3a, 3b en 4a, 4b zijn ver-15 sterkers, 5a, 5b zijn fasevergelijkers, 6a, 6b zijn lusfilters, 7a, 7b zijn spanninggestuurde oscillatoren, 8 stelt een sommeerschakeling voor, 9 een versterker, 10 een detektor, 11 een luidspreker, 12 een oscillator met vaste frequentie en 13 een faseverschuifschakeling (0°/90°).

Het signaal van elk kanaal A, B wordt na filtering en versterking 20 geleverd aan de fasevergelijkers 5a, 5b, waarvan het uitgangssignaal afhangt van het frequentieverschil en het faseverschil tussen de ingangssignalen. Het uitgangssignaal van de fasevergelijker wordt via het lus-filter gezonden naar de spanninggestuurde generator 7a, 7b, het uitgangssignaal waarvan in de mengschakeling la, lb wordt gemengd met het 25 ingangssignaal RFA, RFB. Vanwege de fasevergrendellussen zullen de signalen dezelfde frequentie bezitten en dezelfde fase voor hun sommatie in schakeling 8 en hun detektie. In het geval van figuur 1 wordt het refe-rentiesignaal voor de fasevergelijkers afgenomen van de kristaloscilla-tor 12 met vaste frequentie, terwijl in het geval van figuur 2 het ge-30 sommeerde signaal zelf wordt genomen als het tweede ingangssignaal voor de fasevergelijkers na versterking door middel van de terugkoppeling.

Als een oscillator met vaste frequentie (figuur 1) wordt gebruikt, vormt de dimensionering van het lusfilter zodat de frequentiemodulatie in het ontvangen signaal niet zal worden gedempt, een probleem. Vanwege 35 de modulatie moet het lusfilter 6a, 6b buitengewoon smal zijn. Dit verlaagt de vergrendelsnelheid van de lus, in welk geval bij hoge fading-snelheden 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.

40 Als het gesommeerde signaal zelf (figuur 2) wordt gebruikt als .8702753 * 3 f tweede ingangssignaal voor de fasevergelijkers 5a, 5b, is het probleem op welke wijze in de statische toestand met voldoende nauwkeurigheid de faseverhouding (0e...90ö) vereist door de fasevergelijkers tussen de te vergelijken signalen uit te voeren. Een ander probleem is hoe de fase-5 vergelijkers 5a en 5b zich zullen gedragen als de middenfrequentsignalen zich op verschillende frequenties bevinden op het moment van de start, in welk geval het signaal in een ingang van de fasevergelijker inter-modulatieresultaten bevat en harmonischen afkomstig van de middenfre-quenties, waarbij hun onderlinge amplitude- en frequentieverhoudingen 10 variëren als funktie van het ingangsniveau van het hoogfrequente signaal.

De meervoudigheidsontvangers die bekend zijn uit de literatuur en die predetektie met gelijke versterking kombineren voor de fasevergren-deling en detektie werken derhalve slecht als signalen met verschillende 15 frequenties worden gekombineerd die fase- of frequentiemodulatie bevatten. Verder funktioneren 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.

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

Om dit doel te bereiken heeft de uitvinding het kenmerk, dat van de fasevergelijker, waarvan de ingangssignalen de middenfrequentsignalen 25 van elk kanaal zijn, slechts een fasevergrendeltak afgaat, met een fase-gestuurde oscillator, naar de mengschakeling van een kanaal; dat aan de ingangszijde van de spanninggestuurde oscillator zodanige schakelmidde-len zijn aangebracht, dat de ingang van de oscillator kan worden ontkoppeld van de fasevergelijker van de fasevergrendeltak en worden gescha-30 keld naar een vaste, vooraf ingestelde referentiefrequentie; dat met de mengschakeling van het tweede kanaal een oscillator met vaste frequentie is gekoppeld en dat in het tweede kanaal additioneel een waarneemschake-ling voor één signaalniveau is aangebracht, die in geval er langzame fading in het kanaal optreedt een signaal levert aan de genoemde scha-35 kelmiddelen teneinde de spanninggestuurde oscillator naar de vaste referentiefrequentie te schakelen.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is in elk kanaal een waarneemschakeling voor één signaalniveau opgenomen, voorzien van ver-tragingsmiddelen, zodat de schakeling een stuursignaal levert als zijn 40 ingangssignaal gedurende een bepaalde periode beneden het vooraf inge- .S"£ 2753 " - ----- F1 4 v stelde drempelniveau blijft, waarbij het genoemde stuursignaal wordt geleverd aan een schakelaar, die het genoemde kanaal van de sommatie ontkoppelt.

De uitvinding wordt hierna meer gedetailleerd beschreven in de vorm 5 van een voorbeeld en onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin de figuren 1 en 2 reeds zijn beschreven en twee alternatieve vooraf bekende uitvoeringsvormen tonen en figuur 3 in de vorm van een blokschema een schakeling volgens de uitvinding weergeeft.

In figuur 3 geven de referentiecijfers la-4a, lb-4b en 8-11 hulp-10 schakelingen aan overeenkomstig die in de figuren 1 en 2. Het referen-tiecijfer 5 geeft de fasevergelijker van de enige fasevergrendellus in de schakeling aan, cijfer 6 geeft een lusfilter aan en cijfer 9 een spanninggestuurde oscillator. 13 is een oscillator met vaste frequentie en 14 een potentiometer door middel waarvan de te sturen gelijkstroom 15 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 niveau 0 ofwel niveau 1, terwijl 16a, 16b absolute OF-poorten zijn en 17a, 17b vertragingsschakelingen. SWl, SW2 en SW3 zijn schakelaars.

20 De signalen RFA en RFB kunnen signalen zijn verkregen uit twee ont- vangantennes of te kombineren middenfrequentsignalen ontvangen van twee afzonderlijke ontvangers. De frequenties, fasen en amplituden van de signalen kunnen van elkaar verschillen.

Aangenomen wordt eerst dat in kanalen A en B de frequenties, fasen 25 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 SWl en SW2 in positie 1 en schakelaar SW3 in positie 2.

Aangenomen wordt bovendien, dat op het moment dat het toestel op de 30 fasevergrendellus is geschakeld, bestaande uit de blokken la, 2a, 3a, 4a, 5, 6 en 7, niet fasevergrendeld is. De signalen RFA en RFB bezitten de volgende vorm RFA = a(t)cos[w^(t)+<l>m(t)+«i.(t)]

35 RFB = b(t)cos[w3(t)+<|>m(t)+ /¾ (t) I

dat wil zeggen dat zij tijdafhankelijke amplitudes a(t), b(t), bevatten alsmede ingangsfrequenties w^, wj, fase- of frequentiemodulaties <|>m(t) en incidentele fasehoeken Q£,(t) en ^(t).

40 De frequentie en de fase van de spanninggestuurde oscillator (VCXO) A 9 7 E i 5 7 zijn regelbaar.

De middenfrequentsignalen IFA en IFB verkregen na het mengen vormen de somfrequenties en de verschilfrequenties van de ingangssignalen en van de inwendige oscillatoren, van welke frequenties het gewenste meng-5 resultaat 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 korrektiespanning 8 levert, die evenredig is met het frequentieverschil en het faseverschil tussen de 10 signalen. Bij de fasevergelijking worden de modulaties <i>m uit het resultaat van de vergelijking gelaten.

Aldus wordt de lus vergrendeld en worden de frequenties en fasen van de middenfrequentsignalen IFA en IFB gelijk gemaakt, waarna deze kunnen worden doorgestuurd via schakelaars SWl en SW2 naar sommatie 8 en 15 detektie 9, 10. Het frequentiestuurgebied van de spanninggestuurde oscillator 7 is zodanig, dat deze in staat is tot kompensatie van het frequentieverschil tussen IFA en IFB.

Als het signaal van kanaal A tijdelijk daalt naar een laag niveau wordt dit gedetekteerd als ruis naast het gedetekteerde signaal in het 20 kanaal B. Fading in kanaal A beïnvloedt echter op geen enkele wijze de funktionering van kanaal B.

Wat betreft fading die optreedt in kanaal B werkt de fasevergren-dellus als een laagdoorlaatfilter, dat storingen dempt ten opzichte van de uitgang van kanaal A. Bij langzame fading brengt de signaalsterkte-25 indikator RSSI2, verkregen uit versterker 3b, tijdelijk het stuursignaal van de spanninggestuurde oscillator 7 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 funktionering van kanaal A aan.

30 Als in ofwel kanaal A ofwel kanaal B gedurende een lange periode (meer dan T*s) de amplitude daalt beneden het vooraf ingestelde drempelniveau, schakelt schakelaar SWl of SW2, afhankelijk van het kanaal waarin de amplitude laag is, het signaal IFA of IFB van de sommatiemiddelen 8a uit en wordt via signaal C3 respektievelijk C4 de schakelaar SW3 naar 35 positie 1 gevoerd. In situatie waarin meervoudigheidsontvangst niet mogelijk is of niet wordt gebruikt, kan derhalve het signaal afkomstig van het kanaal met ruis de sommatie niet binnentreden om het gedetekteerde signaal te verslechteren.

Schakelaar SWl en SW2 worden zodanig gestuurd, dat deze niet ge-40 lijktijdig kunnen worden geopend (positie 2) zelfs als het signaal in • 67 C 275 3 -Λ 6 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 5 zijn aan de frequentie IFB als in de afstemsituatie, SW3 in positie 1 staat en het niveau in elk kanaal aanzienlijk boven de gevoeligheids-grens ligt.

Door toepassing van deze schakeling kan geheel van één volledige fasevergrendellus worden afgezien vergeleken met de schakelingen in de 10 literatuur.

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 gedimensio-15 neerd voor de gewenste ruisbandbreedte en lussnelheid. De signalen RSSI1 en RSSI2 kunnen ook worden vervangen door schakelingen die de draag-golf/ruisverhouding meten van de signalen IFA en IFB.

De uitvinding zal zeer waarschijnlijk worden gebruikt voor het verwezenlijken van de meervoudigheidsontvangst van de repeater in het cel-20 lulaire telefoonstelsel NMT 900.

.6702753

Claims (3)

1. Schakeling in de meervoudigheidseenheid van een FM ontvanger voor een telefoonstelsel, welke schakeling is voorzien van ten minste 5 twee kanalen (A, B) voor het ontvangen van signalen (RFA, RFB) die mogelijk van elkaar verschillen in zowel amplitude als frequentie, waarbij elk kanaal een mengschakeling (la, 1b) omvat en een bandfilter (2a, 2b) voor het vormen van een middenfrequent signaal (IFA, IFB), en de schakeling verder is voorzien van ten minste een fasevergrendellus, die is 10 voorzien van een fasevergeüjker (5) en van sommeermiddelen (8) voor het, voor verdere detektie sommeren, van de kanaalsignalen die in fase en amplitude gelijk zijn gemaakt, met het kenmerk, dat vanuit de fasevergelijker (5), de ingangssignalen waarvan de middenfre-quentsignalen (IFA, IFB) van de twee kanalen zijn, er slechts een fase-15 vergrendeltak, met een spanninggestuurde oscillator (7) gaat naar de mengschakeling (la) van een kanaal (A), dat aan de ingangszijde van de spanninggestuurde oscillator (7) schakelmiddelen (SW3) aanwezig zijn en wel zodanig, dat de ingang van de oscillator kan worden ontkoppeld van de fasevergelijker (5) van de fasevergrendeltak en worden geschakeld 20 naar een vaste, vooraf ingestelde referentiefrequentie; zodat naar de mengschakeling (lb) van het andere kanaal (B) een oscillator (13) met vaste frequentie is gekoppeld en dit tweede kanaal extra is voorzien van een waarneemschakeling (15b) voor het signaalniveau, dat in geval van langzame fading in het kanaal (B) een afzonderlijk signaal (C2) toevoert 25 aan de genoemde schakelmiddelen (SW3) teneinde de spanninggestuurde oscillator (7) naar de genoemde vaste referentiefrequentie te schakelen.

2. Schakeling volgens conclusie l,met het kenmerk, dat in elk kanaal (A, B) een waarneemschakeling (15a-17a, 15b-17b) voor een signaalniveau aanwezig is, die is voorzien van vertragingsmiddelen (17a, 30 17b), zodat de schakeling een stuursignaal (C3, C4) levert, als zijn in gangssignaal (RSSI1, RSSI2) gedurende een bepaalde periode (Ό beneden het vooraf ingestelde drempelniveau blijft, waarbij het genoemde stuursignaal (C3, C4) wordt toegevoerd aan een schakelaar (SWl, SW2), die het genoemde kanaal (A, B) van de sommatie ontkoppelt.

3. Schakeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de genoemde schakelaars (SWl, SW2) 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) is gekoppeld. •£702753 40 *****