NO143008B - Korreksjonsledd for den differensielle forsterkning i et fm-retningsradiosystem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et korreks jonslecTd for den differensielle forsterkning i et FM-retningsradiosystem, hvor hovedsignalet overlagres med det samme signal i forsinket og svek-ket form. Den differensielle forsterkning (Differential Gain - DG) er her definert som nivåendringen av et målesignal ved basisbånd-utgangen fra en FM-demodulator, avhengig av mellon-frekvensen av en bærebølge modulert med dette målesignal.

Dempnings- og gangtids-forvrengninger kan alene eller sammen med AM-PM-omformning føre til forvrengninger av den differensielle forsterkning uten at dette kan konstateres på dempnings- eller gangtids-kurvene, da der i signalveien også inngår ikke-lineære firepoler, f.eks. mellomfrekvens-begrensere eller vandrebølgeforsterkere. Derfor er en utflatning av dempnings- og gangtids-forvrengningene på mottagningssiden ikke tilstrekkelig til å gi en tilstrekkelig svak intermodulasjons-støy. Der behøves i tillegg også et korreksjonsledd som gjør det mulig å utligne i det minste skråstillinger av de differensielle forsterkningskurver.

Fra en artikkel "IF Variable Equalizers for FM Microwave Radio Links" av Shiki, Koyama og Kurokawa, i IEEE Transactions on Communications, Vol.Com-22, nr. 7, juli 1974, er det kjent å frembringe en variabel DG-skråstilling ved hjelp av en parabelformet gangtidsforvrengning og et ikke-lineært ledd med innstillbar AM-PM-omsetning. Imidlertid er det i den forbindelse uheldig at dreiningen bare skjer i.én retning og ut-førelsen krever en relativt stor påkostning.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å skaffe

et korreksjonsledd hvormed det er mulig å utjevne skråstillinger av de differensielle forsterkningskurver på enkel måte.

Med et korreksjonsledd for den differensielle forsterkning i et FM-retningsradiosystem, hvor man gjør bruk av prinsippet med overlagring av et signal med det samme signal i forsinket og redusert form, blir den nevnte oppgave ifølge oppfinnelsen løst ved hjelp av en kabel som er innkoblet i signalveien og feilavsluttet ved sine ender og har slik lengde at de dempningsforvrengninger og forvrengninger av den differensielle forsterkning som oppstår ved kabelens utgang, tilnærmelsesvis følger en sinusfunksjon hvis nullgjennomgang ligger i midten av båndet. Kabelen leverer et signal som er overlagret på hovedsignalet og forsinket med den dobbelte kabelgangtid samt forminsket med produktet av refleksjonsfaktorene. Ved variasjon av refleksjonsfaktoren ved en ende av kabelen er det mulig å endre såvel størrelsen som fortegnet av den sinusbølge-formede signalkomponent.

Kabelen kan i.den forbindelse på gunstig måte dannes av en eksisterende, tilsvarende forlenget forbindelseskabel mellom to byggegrupper i retningsradiosysternet, hvorved der fås en påtakelig forenkling av koblingens oppbygning.

Videre gir oppfinnelsen anvisning på at der er forkoblet kabelen et motstandsnettverk bestående av et potensiometer i langsveien og en ohmsk motstand i tverrveien, ført til uttaket på potensiometeret. Derved blir refleksjonsfaktoren sterkt endret ved endring av et eneste trimmeelement, men dempningen i midten av båndet holdt praktisk talt konstant.

Ved hjelp av en innstillbar kondensator parallellkoblet motstandsnettverket på utgangssiden er det mulig på gunstig måte å kompensere spredningsinduktiviteter hos potensiometeret og tverrmotstanden.

I det følgende vil oppfinnelsen bli belyst nærmere ved utførelseseksempler som er anskueliggjort på tegningen. Fig. 1 er et prinsippkoblingsskjema for korreksjonskob-lingen med en kabel i signalveien. Fig. 2 er et prinsippkoblingsskjema for korreksjonskob-lingen med en kabel i signalveien og med det matende nettverk, - og

fig. 3 viser variasjonen i den differensielle forsterkning ved endring av potensiometerets innstilling.

I koblingsskjemaet på fig. 1 betegner G den matende kob-lings generator med spenning U^, RI motstanden i matekoblingen og R2 en motstand på mottagningssiden. Mellom matekoblingens klemmer 1 og 2 og klemmene 3 og 4 på motstanden R2 er der innskutt en kabel K med elektrisk lengde 1^ og karakteristisk impedans Z^. Ved hjelp av denne kabel, som er feilavsluttet ved begge ender, blir der frembragt et signal som overlagres på hovedsignalet og er forsinket og redusert i forhold til dette. Derved oppstår der forvrengninger i dempning, gangtid og differensiell forsterkning. Ved endring av det forsinkede signals amplitude er det mulig å endre forvrengningene av den differensielle forsterkning.

Koblingens virkemåte vil i det følgende bli belyst nærmere: Generatoren G med spenningen U n frembringer ved inngangen til kabelen K en bølge med spenningen

hvor r^ betegner refleksjonsfaktoren sett fra kabelen og har verdien: hvor Zq er kabelens karakteristiske impedans. Antas en taps-løs kabel, utgjør bølgespenningen ved kabelens utgang hvor kabelens gangtid med c lik lyshastigheten. Ved motstanden R2 blir bølgen del-o vis absorbert og delvis reflektert. For den absorberte bølge-spenning gjelder Den reflekterte bølge <U>R2<=>_<r>2'UG2 løper tilbake til kabelens inngang og blir der reflektert for annen gang. Ved utgangen fra kabelen har den da spenningsverdien For den bølge som absorberes i motstanden R2, gjelder Idet man ser bort fra ytterligere refleksjoner, blir spenningen på motstanden R^Setter man inn verdiene for U2G og U"2RR fra ligning (3) og (5), fås Kabelen leverer altså, overlagret på hovedsignalet, et signal som er forsinket med det dobbelte av kabelens gangtid og redusert med produktet av refleksjonsfaktorene. For rl°r2 <<1 får man for den absolutte verdi med god tilnærelse

Kabelens lengde velges slik at de dempningsforvrengninger som oppstår ved kabelens utgang, med god tilnærmelse tilsvarer en sinusfunksjon hvis nullgjennomgang ligger i midten av båndet, og hvis periode er så lang at frekvensbåndet som skal korrigeres, tilnærmelsesvis blir liggende i sinuskurvens rett-linjede parti. Dvs. at kabelens lengde 1E velges slik at

n er et helt positivt tall.

Da gjelder for den absolutte verdi

For den differensielle forsterkning, som er definert som den relative endring 6n av fasesvinget ri/ kan man beregne

Der oppstår således samtidig også en sinusbølgeformet variasjon i den differensielle forsterkning. Ved variasjon av refleksjonsfaktoren ved den ene ende av kabelen er det mulig å endre såvel størrelsen som fortegnet av sinusfunksjonen.

Fig. 2 viser en fordelaktig videre utvikling av anordningen ifølge oppfinnelsen, hvor refleksjonsfaktoren endrer seg sterkt ved endring av et eneste trimmelement, men dempningen i midten av båndet forblir praktisk talt konstant. Foran kabelen K er der her innskutt et motstandsnettverk bestående av et potensiometer R3 i langsgrenen og en ohmsk motstand R5 i tverrgrenen, ført til uttaket på potensiometeret. Matekoblingen bestående av generatoren G, den indre motstand Z^ og det oven-nevnte motstandsnettverk, har en variabel samlet kildemotstand R

og et langt på vei konstant utgangsnivå hvis R3 og R5 velges passende, nemlig slik at refleksjonsfaktorene ved potensiometerets innstillinger blir omtrent like store med motsatt fortegn: r^ = -r12" Derav følger for forholdende ved stående bølger Samtidig gjelder

hvor Rq^ og R^2 er kildemotstandene ved innstillingene av potensiometeret. Utførelsen av matekoblingen i samsvar med oppfinnelsen gir en stor endring av refleksjonsfaktoren ved en dempningsendring som er relativt liten og kan ignoreres i praksis. Av størrelsen av produktet av refleksjonsfaktorene r-^r2 avhenger imidlertid også den maksimalt oppnåelige skråstilling av den differensielle forsterkningskurve. En trimmer C parallellkoblet motstandsnettverket på utgangssiden tjener

til å kompensere spredningsinduktivitetene hos potensiometeret R3 og tverrmotstanden R5. Dessuten muliggjør den eksakt innstilling av kildemotstanden Rq og den karakteristiske impedans ZQ sammen med korrekt innstilling av delmotstanden R4 av potensiometeret R3.

Fig. 3 viser den dif f erensielle forsterkning 6_n som funk-sjon av Af for forskjellige verdier av delmotstandin R4 av potensiometeret R3 og dermed forskjellige verdier av refleksjonsfaktoren r^. Ut fra kurveskaren ser man at bølgeampli-

tuden er størst ved minimal og maksimal verdi av delmotstanden R4 (som ved den betraktede oppbygning av koblingen kan variere mellom Ci og 47ft) , altså de to innstillinger av potensiometeret R3 .

Claims (4)

1. Korreksjonsledd for den differensielle forsterkning i et FM-retningsradiosystem, hvor hovedsignalet overlagres med det samme signal i forsinket og forminsket form, karakterisert ved en kabel (k.) som er innkoblet i signalveien og feilavsluttet ved sine ender og har slik lengde at de dempningsforvrengninger og forvrengninger av den differen-

sielle forsterkning som oppstår ved kabelens utgang (3, 4), tilnærmelsesvis tilsvarer en sinusfunksjon hvis nullgjennomgang ligger i midten av båndet.

2. Korreksjonsledd som angitt i krav 1, karakterisert ved at kabelen (K) dannes av en eksisterende, tilsvarende forlenget forbindelseskabel mellom to byggegrupper i retningsradiosysternet.

3. Korreksjonsledd som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at der er forkoblet kabelen (K) et motstandsnettverk (R3, R5) bestående av et potehsiometer (R3) i langsgrenen og en ohmsk motstand (R5) i tverrgrenen, ført til uttaket på potensiometeret (R3).

4. Korreksjonsledd som angitt i krav 3, karakterisert ved at en innstillbar kondensator (C) er koblet parallelt med motstandsnettverket (R3, R5) på utgangssiden.