NO161021B - Differensial-mottaker. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt relative fasemålinger og nærmere bestemt et apparat for bestemmel-

se av fasedifferensialer mellom et antall mottatte signaler, slik dette fremgår av den innledende del av det vedlagte patentkrav 1.

Et slikt system er kjent fra US patentskrift 3 449 748

som omhandler et faseforskjell-målesystem, hvor der be-nyttes to antenner koblet til to individuelle kanaler,

idet hver kanal innbefatter en dobbelt overlagringsvirk-ning.

Ulike elektroniske navigasjonssystemer er vedkjente in-nenfor teknikken. Eksempelvis Loransystemer har funnet en bred anerkjennelse og har vist seg å være et verdifullt hjelpemiddel med hensyn til navigasjon. I nyere tid er det blitt foreslått et globalt posisjoneringssystem (GPS) hvor en konstellasjon av satelitter vil bli plassert i bane rundt jorden. Hver satelitt sender data ved signaler som opererer på to frekvenser som moduleres ved doble pseudo tilfeldige støykoder i slette/henting (CA) (Clear Acquisition) og presisjons (P) koder som er spesielle

for den satelitten. Modulasjonen er strukturert til å etablere en spredt spektrumtransmisjon som kan identifi-seres og behandles av brukeren for å bestemme dennes po-sisjon. Mottagerne for anvendelse av slike systemer er beskrevet eksempelvis i Europeisk patent rir. 00 79689 og i Norsk patentsøknad nr. 83.4804. Mottageren som er om-handlet i Europeisk patent nr. 0079689, anvender en fa-selåst sløyfe for å fremkomme til lokaloscillatorer for en dobbelt heterodynmottager som omdanner MF signaler fra den satelitten som går i bane rundt jorden til audiofre-

kv ns utgangssignaler. Ettersom begge lokaloscillatorer er låst til en felles referanseoscillator, inneholder fa-sevariasjonen i audiosignalet all den informasjon som på-trykkes HF signalene. I Norsk patentsøknad nr. 83.4804 omhandles en mottager som innehar fordelene med de tidligere kjente GPS mottagere og i tillegg nøyaktig måler

doppler frekvensen for HF signaler fra en sender som beveg-er seg relativt mottageren ved anvendelse av en andre sender som har en stabil og nøyaktig kjent frekvens som refe-ransen. Signaler fra de to kildene behandles i en diffe-rensialmodus for å eliminere behovet for en nøyaktig tids-klokke i mot ågeren.

Den foreliggende oppfinnelse er definert i de etterfølgende patentkrav, og er karakterisert ved at apparatet ytterligere omfatter en faseforskyver koblet til lokaloscillatoren for å bevirke faseforskyvninger på de for lokaloscillatoren representative signaler, for derved å tilveiebringe faseforskjøvede representative signaler, en andre fasekomparator underordnet den første fasekomparator og koblet til å motta de faseforskjøvede representative signaler og signalet med den andre frekvensen fra det andre overlagringsmiddelet for å tilveiebringe signaler som er representative for fasedifferanser mellom disse, middel koblet til å motta de fasedifferanse representative signaler fra den andre fasekomparatoren for å tilveiebringe et fasefor-skyvnings-kontrollsignal til faseforskyveren som er representativt for fasedifferanser mellom det faseforskjøvede representative signal og signalet med den andre frekvensen fra det andre overlagringsmiddelet, hvorved faseforskyveren (74) tilveiebringer faseforskyvninger som er representative for fasedifferansen mellom signaler hos nevnte første og andre antenner når signalet med den andre frekvensen fra det andre overlaringsmiddelet og det faseforskjøvede representative signalet har stort sett like faser.

Således genereres i henhold til foreliggende oppfinnelse lavfrekvente utgangssignaler fra hvilke de relative fase-vinkler for et HF bærebølgesignal mottatt hos adskilte antenner kan ekstraheres.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere i eksempels form med henvisning til den vedlagte tegning som i form av et krets-skjerna angir en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen.

Et plant bølgesignal innfallende på separerte antenner

11 og 12 induserer signaler i disse som varierer i fase i henhold til innfallsvinkelen og antenneseparasjonen. Ifølge oppfinnelsen kobles signalet fra antennen 11 til

en mottager 13 som kan være av den type som er fullstendig beskrevet i Europeisk patent nr. 0079689. I korte trekk kobles signalet fra antennen 11 gjennom et båndpassfilter 14 og en HF-forsterker 15 til en blander 16, gjennom hvilken en første lokaloscillatorfrekvens også kobles via en linje 17. Differansefrekvenssignalet fra blanderen 16 forsterkes av en bredbånds MF forsterker 21 og kobles til en modulator 22, hvor det tofasemoduleres ved hjelp av et signal som er representativt for C/A koden som påføres de utsendte signaler fra satelitten. Når den lokalt genererte C/A kode er tidssynkron med den utsendte koden, blir virk-ningen av den utsendte kodemodulasjon kansellert og båndbredden av signalet går tilbake fra den brede spredt spek-trumbåndbredden til den opprinnelige smale båndbredden som opptas av satelittens datastrøm. Det valgte C/A kodesignal kobles fra en modulator 2 2 gjennom en smalbånds MF forsterker 23, hvorfra det kobles sammen med et andre lokaloscillatorsignal via en linje 25 til en andre blander 24, hvorfra et lavfrekventsignal, som kan være av størrelses-orden 1 kHz, kobles til en lavfrekvent forsterker 26.

Det lavfrekvente signalet fra lavfrekvensforsterkeren 26 og signal fra en lokaloscillator (LO) 27, som er representativt for lokaloscillatorfrekvensene, blir respektive koblet til "D" og klokketerminalene på en vippe 28 av "D" typen som inngår i en tofase demodulator 32 som kan være av den type som er beskrevet i Europeisk patent nr. 0072848.

Vippen 28 virker som en fasedetektor, idet den detekterer polariteten av det lavfrekvente signalet når dette klokkes av det LO representative signal. Signalet på klokketerminalen blir i tillegg koblet til en eksklusiv-eller port 33, til hvilken "Q" utmatningen fra vippen 28 også kobles. Eksklusiv-eller porten 33 virker til å invertere klokke-pulsen når det lavfrekvente signalet fra forsterkeren 26 ligger etter klokkesignalet og opprettholder klokkefasen når det lavfrekvente signalet ligger foran klokkesignalet. Utgangssignaler fra ellerporten 33 kobles via en linje

34 til en inngangsterminal på en andre eksklusiv-ellerport 35, som har en andre inngangsterminal koblet, via en linje 36, til utgangsterminalen på den lavfrekvente forsterkeren 26. Signaler på utgangsterminalene hos ellerporten 35 kobles via et lavpassfilter (LPF) 37 til en likestrømsfor-sterker 38, hvorfra signaler som er representative for fasedifferansen mellom klokkesignalet til vippen 28 og det lavfrekvente signalet fra forsterkeren 26 kobles til et signal fra komparatorkretsen 41, hvis utgangsterminal kan kobles til en frekvens inkrement kommandoenhet 42. Etter hver system klokkepuls for hvilken det filtrerte og forsterkede signal på utgangsterminalen av eksklusive-eller porten 35 overskrider et terskelsignal koblet til komparatoren 41, tilveiebringer frekvens inkrement kommandoenheten 42 et signal via en linje 43, som er representativt for et grovt frekvensinkrement hos lokaloscillatoren 27, til en sum-meringskrets 44. Signalet på utgangsterminalen av forsterkeren 38, som er representativ for en fin frekvensjustering, kobles også, via en linje 45, til summeringskretsen 44. Summen av signalene koblet til summeringskretsen 44 kobles via en linje 46 til en spenningskontrollert krystalloscil-lator 48 som er grunnenheten i lokaloscillatoren 27. Signalene fra den spenningskontrollerte krystalloscillatoren 48 kobles via en linje 52 til en frekvensmultiplikator 53, hvorfra de tidligere nevnte første og andre lokaloscil-latorers frekvenser respektive kobles til blanderene 16

og 17. Utgangssignalet fra den spenningskontrollerte krystalloscillatoren 48 kobles også via en linje 54 til en del-med-N krets 55, hvorfra et signal med en frekvens som er l/N ganger frekvensen for signalet på utgangsterminalen hos den spenningskontrollerte krystalloscillatoren 48, kobles via en linje 56 til klokketerminalen på vippen 28.

På tilsvarende måte blir signalene som mottas i antennen

12 koblet via et båndpassfilter 61 og en HF forsterker 62 til en blander 63 til hvilken det første lokaloscillator-signalet også er koblet. Et MF signal fra blanderen 63 kobles via en bredbåndsforsterker 64 til en kodet signal-modulator 65, hvorfra det valgte signal forsterkes ved hjelp av en smalbånds MF forsterker 66 og kobles til en andre blander 67 i kanalen, til hvilken det andre lokal-oscillatorsignalet også kobles. Lavfrekvenssignalet fra den andre lokaloscillatoren kobles via en forsterker 68

til en inngangsterminal på en eksklusiv-eller port 72

som inngår i en andre tofase demodulator 70. En inngangsterminal på eksklusiv-eller porten 72 kobles til utgangsterminalen hos en andre eksklusiv-eller port i tofase démodulatoren 70. Eksklusiv-eller porten 7 3 har en første inngangsterminal koblet via en faseforskyver 7 4 til utgangsterminalen hos del-med-N kretsen 55 og en andre inngangsterminal koblet til "Q" terminalen hos vippen 28 i tofase démodulatoren 32.

Når klokkesignalet til vippen 28 ligger foran signalet

på dennes "D" inngangsterminal, og signalet på "Q" terminalen er høyt, inverterer eller porten 73 det faseforskjø-vede klokkesignalet forut for kobling til en andre inngangsterminal på eksklusiv-eller porten 72, mens et ikke-invertert signal kobles når klokkesignalet ligger etter signalet på "D" terminalen. Således er tofase démodulatoren 70 underlagt tofase démodulatoren 32. Eksklusiv-eller porten

72 tilveiebringer en fasesammenligning mellom signalet på utgangsterminalen hos eksklusiv-eller porten 7 3 og det lavfrekvente signalet som er koblet fra forsterkeren 68, hvilket har en fase som er i alt vesentlig lik fasen -for det mottatte signalet i antennen 12. Signalet på utgangsterminalen hos eksklusiv-eller porten 32 kobles via et lavpassfilter 75 og en likestrømsforsterker 76 til en amplitude-komparator 7 7, hvorfra et signal kobles til en fasefor-skyvnings inkrementerings signalgenerator 78 når signalet fra likestrømsforsterkeren 76 overskrider et terskelsignal koblet til komparatoren 77. For hver system klokkepuls under hvilken et signal kobles til den inkrementerende fasefor-skyvnings signalgeneratoren 78, blir et signal om å inkremen-tere faseforskyvningen, med en forutbestemt differensialfase-vinkel, koblet til en faseforskyver 74. Denne prosess fort-setter inntil signalet fra likestrømsforsterkeren 76 ikke overskrider terskelsignalet som er koblet til komparatoren 77. Ved dette tidspunkt er den totale fasevinkel fra faseforskyveren 74 slik den utleses av "utlesnings-anordningen" 7 9 i alt vesentlig fasedifferansen mellom signalet i antennen 11 og signalet i antennen 12.

Claims (6)

1. Apparat for bestemmelse av fasedifferensialer mellom et antall mottatte signaler, idet apparatet omfatter første og andre antenner (11, 12) for mottagelse av signaler med en første frekvens, en lokal-oscillator (27) for tilveiebringelse av et antall lokaloscillatorsignaler, første og andre overlagringsmidler (14 - 16, 21 - 26, 61 - 68) koblet til å motta nevnte antall av lokaloscillatorsignaler og respektivt tilkoblet nevnte første og andre antenner for omdannelse av signalene med den første frekvensen til signaler med en andre frekvens, og en første fasekomparator (:32) er koblet til å motta signalene på den andre frekvensen fra det første overlagringsmiddelet (14, 16, 21 - 26) og signaler som er representative for lokaloscillatorsignalene for tilveiebringelse av signaler til lokaloscillatoren (27) som er representativ for fasedifferanse mellom lokaloscillatorsignalene og signalene med den andre frekvensen fra det første overlagringsmiddelet, karakterisert ved at apparatet ytterligere omfatter en f asef orskyver (74) koblet til lokaloscillatoren (27) for å bevirke faseforskyvninger på de for lokaloscillatoren representative signaler, for derved å tilveiebringe fa-seforskjøvede representative signaler, en andre fasekomparator (70) underordnet den første fasekomparator (32) og koblet til å motta de faseforskjøvede representative signaler og signalet med den andre frekvensen fra det andre overlagringsmiddelet (61 - 68) for å tilveiebringe signaler som er representative for fasedifferanser mellom disse, middel (76, 77,78)koblet til å motta de fasedifferanse representative signaler fra den andre fasekomparatoren (70) for å tilveiebringe et faseforskyv-nings-kontrollsignal til faseforskyveren (74) som er representativt for fasedifferanser mellom det faseforskjøv-ede representative signal og signalet med den andre frekvensen fra det andre overlagringsmiddelet, hvorved faseforskyveren (74) tilveiebringer faseforskyvninger som er representative for fasedifferansene mellom signaler hos nevnte første og andre antenner når signalet med den andre frekvensen fra det andre overlagringsmiddelet og det fase-forskjøvede representative signalet har stort sett like faser .

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at den første fasekomparator (32) omfatter en signal-vippe (28) som har en første inngang (D) koblet til å motta nevnte andre signaler fra det første overlagringsmiddelet (14, 16, 21 - 26) og en andre inngang (CLK) koblet til å motta de for lokaloscillatoren representative signaler for å tilveiebringe signaler på en utgang (Q) som er representative for signaler på den første inngang under valgte signaloverganger på den andre inngang, en første port (33) som har en første og andre inngang henholdsvis koblet til utgangen (Q) og den andre inngang (CLK) hos signalvippen for tilveiebringelse av høynivå-signaler på utgangen (34) hos denne når høynivåsignalene fremtrer på en av nevnte første og andre innganger og lavnivåsignaler fremtrer på nevnte første og andre inngang med unntak av nevnte ene inngang, og for å tilveiebringe lavnivåsignaler på utgangen når signaler av tilsvarende nivåer kobles til nevnte første og andre innganger, en andre port (35) som har første inngang koblet til å motta det andre signalet fra det første overlagringsmiddelet (14, 16, 21-26) og en andre inngang koblet til utgangen fra den første port (33) for å tilveiebringe høynivåsignaler på utgangen fra denne når høy-nivåsignaler fremtrer på en av nevnte første og andre innganger og lavnivåsignaler fremtrer på nevnte første og andre innganger med unntak av nevnte ene inngang, og for å tilveiebringe lavnivåsignaler på utgangen når signaler av tilsvarende nivåer kobles til nevnte første og andre innganger, og et filter (37) som har en inngang koblet til utgangen fra den andre port (35), og en utgang koblet til lokaloscillatoren (27) for tilveiebringelse av signaler til kontroll av frekvensen hos lokaloscillatoren, og at den andre fasekomparator (70) omfatter en første port (73) som har en første inngang koblet til utgangen hos signalvippen (28) og en andre inngang koblet til å motta den faseforskjøvede for lokaloscillatoren representative signal for tilveiebringelse av høynivåsignaler på utgangen av denne når høynivåsignaler fremtrer på en av nevnte første og andre innganger og lavnivåsignaler fremkommer på nevnte første og andre innganger, med unntak av nevnte ene inngang, og for tilveiebringelse av lavnivåsignaler på utgangsmiddelet når signaler av tilsvarende nivåer kobles til nevnte første og andre inngang, en andre port (72) som har en første inngang koblet til utgangen fra den første port (73) i den andre fasekomparator, og en andre inngang koblet til å motta det andre signalet fra det andre overlagringsmiddelet (61 - 68) for tilveiebringelse av høynivåsignaler på utgangen av dette når høynivåsignaler fremkommer på en av nevnte første og andre inngang og lavnivåsignaler fremkommer på nevnte første og andre inngang, med unntak av nevnte ene inngang, og for å tilveiebringe lavnivåsignaler på utgangen når signaler av tilsvarende nivåer kobles til nevnte første og andre inngang, og et andre filter (75) som har en inngang koblet til utgangen fra den andre port (72) og utgangen koblet til faseforskyveren (74) for å tilveiebringe de for fasedifferanse representative signaler.

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den første komparator (32) omfatter en vippe (28) av D-typen som har en D-terminal koblet til å motta det andre signalet fra det første overlagringsmiddelet (14, 16; 21 - 26), en klokketermi-nal koblet til å motta det for lokaloscillatoren representative signal og en Q-terminal, en første eksklusiv-eller-port (33) som har første og andre inngangsterminaler henholdsvis koblet til Q-terminalen og klokketerminalen hos vippen (28), og som har en utgangsterminal, og en andre ekslusiv-eller-port (35) som har første og andre inngangsterminaler henholdsvis koblet til D-terminalen hos vippen og utgangsterminalen fra den første eksklusive-eller-porten (33), og en utgangsterminal koblet til lokaloscillatoren (27).

4. Apparat som angitt i krav 3, karakterisert ved at den andre komparatoren (70) er tilkoblet en faseforskyver (74) som har en inngangsterminal koblet til klokketerminalen hos vippen (28), en utgangsterminal, og en terminal for mottagelse av faseforskyvningskommandosignal-er, idet komparatoren omfatter en tredje eksklusiv-eller port (73) som har en første inngangsterminal koblet til utgangsterminalen hos faseforskyveren, en inngangsterminal koblet til Q-terminalen hos vippen, og en utgangsterminal, og en fjerde eksklusiv- eller post (72) som har en første inngangsterminal koblet til utgangsterminalen hos den tredje eksklusiv-eller porten (73) , en andre inngangsterminal koblet til å motta signalene som har den andre frekvensen fra det andre overlagringsmiddelet (61 - 68), og en utgangsterminal koblet til faseforskyvnings-kontroll-signalmiddelet (76, 77).

5. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at nevnte første og andre overlagringsmidler hver omfatter en første og andre Glander (16, 24; 63, 6 7) som er koblet til lokaloscillatoren (27) for å motta henholdsvis første og andre lokaloscillatorsignaler, for derved å etablere et dobbelt omdanningssystem for om-danning av de første signalene til de andre signalene.

6. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at det dessuten omfatter middel (C/A kode) for kobling av et valgsignal til nevnte første og andre overlagringsmidler (14 - 16, 21 - 26; 61 - 68), idet valgsignalet er virksomt til å ekstrahere et valgt kodet signal fra et antall modulerende kodede signaler som påføres de første signalene.