PL53741B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 17.IV.1965 Holandia Opublikowano: 15. IX. 1967 53741 KI. 21 a*,l/01 o-*» MKP H 03 0 'ftrPniiiilni Asi, Wlasciciel patentu: N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Ho¬ landia) Urzadzenie nadawcze do transmisji drgan z modulacja amplitudowa Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie nadaw¬ cze do transmisji drgan z modulacja amplitudowa, w którym tresc informacji jest zawarta w jednej wstedze bocznej. Urzadzenie nadawcze jest wypo¬ sazone w pierwszy modulator amplitudy zasilany sygnalami podlegajacymi transmisji i przynalez¬ ny do niego oscylator fali nosnej i filtr wyjscio¬ wy, przy czym z pierwszego modulatora ampli¬ tudy jest odprowadzana do dalszego przetwarza¬ nia czestotliwosc nosna i jedna ze wsteg bocznych.W drugim modulatorze amplitudy zostaje zmodulo¬ wany sam ze soba sygnal przychodzacy z pierw¬ szego modulatora. Urzadzenie nadawcze jest dalej wyposazone w filtr wyjsciowy, który przepuszcza tylko pasmo czestotliwosci przy podwójnej wartosci czestotliwosci nosnej, przy czym sygnaly z drugie¬ go modulatora amplitudy sa doprowadzane do ogra¬ nicznika amplitudy, a sygnaly o stalej amplitudzie pochodzace z ogranicznika sa doprowadzane jako fala nosna do stopnia modulatora wyjsciowego, zas sygnaly podlegajace transmisji sa doprowadzane do tegoz modulatora wyjsciowego jako napiecie modulujace.Jak zostalo wyczerpujaco wyjasnione w paten¬ cie glównym, urzadzenie nadawcze tego rodzaju przynosi korzysci w zastosowaniu do celów radio¬ technicznych, poniewaz transmitowane sygnaly sa odbierane z wysoka jakoscia odtwarzania za po¬ moca normalnego odbiornika z modulacja amplitudy a niezaleznie od tego zostaje zwiekszona wydatnie 10 15 20 80 moc sygnalów informacji w stosunku do mocy fali nosnej, przy. niezmienionej mocy nadajnika. Uzys¬ kuje sie takze oszczednosc w szerokosci pasma, poniewaz tresc informacji jest zawarta w jednej wstedze bocznej. Jak wynika z dalszych rozwazan, nazewnatrz wlasciwej wstegi bocznej wystepuja do¬ datkowo skladowe sygnalu. Sa one w duzym stop¬ niu tlumione.Celem wynalazku jest wprowadzenie wiekszego tlumienia skladowych czestotliwosci lezacych na¬ zewnatrz wlasciwej wstegi bocznej, w wyniku cze¬ go uzyskuje sie poprawe jakosci odtwarzania jak równiez zmniejszenie wzajemnego oddzialywania na siebie sasiadujacych ze soba stacji nadawczych.Urzadzenie wedlug wynalazku jest tym zna¬ mienne, ze do wejscia stopnia ogranicznika jest dolaczone dodatkowe urzadzenie korekcyjne, które moduluje z podwójna wartoscia czestotliwosci nos¬ nej skladowe znieksztalcajace wystapujace przy mo¬ dulacji amplitudowej sygnalu wyjsciowego drugie¬ go modulatora i doprowadza tak otrzymany sygnal w przeciwnej fazie do wejscia ogranicznika.Szczególnie korzystna odmiana wykonania urza¬ dzenia wedlug wynalazku, odznaczajaca sie daleko posunieta prostota konstrukcji, jest tym zna¬ mienna, ze urzadzenie korekcyjne zawiera modula¬ tor amplitudy, w którym sygnal jednowstegowy bez fali nosnej, lub z fala nosna tlumiona, zostaje zmodulowany sam ze soba, przechodzi kolejno przez filtr dolnoprzepustowy i modulator przeciw- 5374153741 3 sobny, do którego jest doprowadzona z oscylatora przez podwajacz czestotliwosci fala nosna pierw¬ szego stopnia modulacji, przy czym obwód wyjs¬ ciowy modulatora przeciwsobnego jest dolaczony do wejscia ogranicznika.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urza¬ dzenia wedlug wynalazku, fig. 2 i 3 — wykresy i objasniajace urzadzenie wedlug wynalazku i fig. 4 % j^zed|tewia schemat uproszczonego urzadzenia we- dfc^ 1$. 1.V Urzadzenie nadawcze wedlug fig. 1 jest przezna¬ czone do transmisji sygnalów akustycznych, np. muzyki albo rozmowy, w pasmie od 30 do 9.000 Hz.W urzadzeniu tym sygnaly pochodzace z mikro¬ fonu 1 sa$ prowadzone przez filtr dolnoprzepusto- wy 2 i wzmacniacz malej czestotliwosci 3 do mo¬ dulatora 4, do którego jest dolaczony równiez os¬ cylator frlfcAOSnej 5 o czestotliwosci np. 400 kHz.Z obwodirW^jsciówego modulatora amplitudy 4 jest odprowadzana przy zastosowaniu filtru 6, razem z czestotliwoscia nosna, górna wstega boczna o sze¬ rokosci pasma od 400,030 do 4009 kHz.Przedstawiona tutaj transmisja jednowstegowa z fala nosna wykazuje korzysci w porównaniu z normalna modulacja ampitudy, poniewaz przy jednakowej mocy nadajnika moze byc znacznie po¬ wiekszona moc sygnalów niosacych informacje.Równoczesnie staje sie mozliwa oszczednosc czestotliwosci. Jednak przy odbiorze drgan tran¬ smitowanych przez omawiane urzadzenie nadaw¬ cze wystepuja w odbiorniku z normalna modula¬ cja amplitudy powazne znieksztalcenia, np. okolo 15 dB przy indeksie modulacji 0,7. W patencie glów¬ nym zostaly podane srodki, których zastosowanie powodowalo daleko idace obnizenie znieksztalcen "odbieranych sygnalów przy uzyciu normalnego od¬ biornika z modulacja ampitudy, tak ze obok wymie¬ nionych wyzej korzysci uzyskiwana byla równo¬ czesnie bardzo wysoka jakosc odtwarzania.Jako pierwszy srodek zaradczy zostal zastoso¬ wany, wedlug patentu glównego, modulator ampli¬ tudy 9 umieszczony za modulatorem 4, przy czym sygnal czerpany z modulatora 4 poddany zostaje modulacji ampitudy przy zastosowaniu tego same¬ go sygnalu jako czestotliwosci modulujacej. Za modulatorem 9 jest umieszczony filtr wyjsciowy 10, który przepuszcza tylko sygnaly lezace w pas¬ mie sygnalu przy podwojonej czestotliwosci nos¬ nej. W podanym przykladzie wykonania, sygnal czerpany z modulatora amplitudy 4 zostaje do¬ prowadzony do modulatora amplitudy 9 z jednej strony jako fala nosna przez linie 11, zas z dru¬ giej strony jako sygnal modulujacy przez linie 12.Jezeli np. sygnal wyjsciowy modulatora ampli¬ tudy 4 sklada sie z fali nosnej T o amplitudzie 1 i czestotliwosci co, jak równiez ze wstegi bocznej sygnalu o amplitudzie a i czestotliwosci (co + p), to . sygnal ten okreslony wzorem cos (co + p)t zostaje zmodulowany sam ze soba w modulatorze 9, w wy¬ niku czego powstaje, przy podwójnej wartosci czestotliwosci fali nosnej sygnal: V2 cos 2(o t + a cos (2co + p)t + Y2 a2 cos (2co + 2p)t, który jest przepuszczany przez filtr wyjsciowy 10.Przebieg ten zostal zilustrowany na rysunku, na którym fig. 2a przedstawia widmo czestotliwosci sygnalu wyjsciowego modulatora amplitudy 9, przy czym amplituda fali nosnej, której czestotHwosc 5 wynosi 2co zostala sprowadzona do wartosci 1.W patencie glównym zostal wyciagniety wnio¬ sek, ze w wyniku zastosowania przytoczonego wy¬ zej, bardzo prostego srodka, przy odbiorze sygna¬ lów przenoszonych przez modulator amplitudy 9, 10 jakosc odtwarzania w normalnym odbiorniku z modulacja amplitudy zostaje znacznie poprawiona.Obwiednie sygnalu wedlug fig. 2b przedstawia wzór: 15 1/(1 + 2a cos pt + a2 cos 2 pt)2 + (2a sin pt + V +a2sin 2 pt)2 po uproszczeniu 1 + af + 2 a cos pt, to zna¬ czy, ze przy odbiorze, w normalnym odbiorniku 20 z modulacja amplitudy, sygnal zostaje odtworzo¬ ny bez znieksztalcen. Na fig. 2c jest przedstawione widmo sygnalu obwiedni. , W ten sposób zostala uzyskana znaczna poprawa jakosci odtwarzania w normalnym odbiorniku 25 z modulacja amplitudy. Jezeli jednak transmito- • wany sygnal sklada sie z wielu, równoczesnie wy¬ stepujacych czestotliwosci, wówczas powstaja znieksztalcenia sygnalu, które sa wynikiem intermo- dulacji. Jezeli transmisji podlegaja równoczesnie, 30 np. dwie skladowe o amplitudzie a wzglednie b i o czestotliwosci p wzglednie q wówczas widmo sygnalu wyjsciowego modulatora 9 wyglada jak na fig. 2d, zas widmo sygnalu obwiedni, jak na fig. 2e.Z rozwazan wynika, ze obok skladowej pozadanej 35 2a w zglednie 2b o czestotliwosciach p wzglednie q, jak to widac na fig. 2e, wystepuje czlon zniek¬ sztalcajacy 2ab drugiego rzedu, o czestotliwosci q. — P, który w najniekorzystniejszym przypadku wynosi — 25 dB. 40 Dalsze srodki zmierzajace do usuniecia wspo¬ mnianych ostatnio znieksztalcen maja przebieg, zgodnie z patentem glównym, jak nastepuje. Syg¬ nal wyjsciowy modulatora amplitudy 9 jest dopro¬ wadzony do ogranicznika amplitudy 28, gdzie 45 zostaje ograniczony do stalej wartosci, zas ten ogra¬ niczony sygnal o stalej amplitudzie, po wzmocnie¬ niu we wzmacniaczu 29 zostaje doprowadzony jako fala nosna do modulatora wyjsciowego 30.Jako sygnal modulujacy zostaje doprowadzony do 50 tegoz modulatora wyjsciowego 30 sygnal o czestot¬ liwosci akustycznej czerpany z demodulatora 19 polaczonego synchronicznie ze stopniem modulato¬ ra 4. W celu uzyskania synchronicznej demodula- cji, do demodulatora 19 jest dolaczony oscylator 55 fali nosnej 5, przy czym uzyskany w wyniku syn¬ chronicznej demodulacji sygnal o czestotliwosci akustycznej jest doprowadzony do modulatora wyjs¬ ciowego 30 przez filtr dolnoprzepustowy 20, nastaw¬ ny regalator amplitudy 31, przesuwnik fazowy 32 60 i wzmacniacz 33. Sygnal o modulowanej amplitu¬ dzie wyprowadzony z modulatora 30 zostaje do¬ prowadzony do anteny nadawczej 8 przez obwód wyjsciowy 34.W modulatorze wyjsciowym 30, sygnal ograni- 65 czony w ograniczniku amplitudy 28 zostaje zmo-5 58741 ,6 dulowany poczatkowym sygnalem akustycznym, to znaczy sygnal obwiedni sygnalu przenoszonego przez modulator 9 zostaje zastapiony w modulato¬ rze wyjsciowym 30 przez poczatkowy sygnal malej czestotliwosci, w wyniku czego obwiednia, drgan modulowanych w modulatorze wyjsciowym 30 otrzymuje pozadany ksztalt zapewniajacy odbiór wolny o4 znieksztalcen przy uzyciu normalnego odbiornika z modulacja amplitudy. Nastepstwem przytoczonego tu przebiegu modulacyjnego w prze¬ noszonym widmie czestotliwosci (np. przy równoczes nej transmisji skladowych a i b) jest fakt, ze do widma przedstawionego na fig. 2d dochodza oba czlony drugiego rzedu (patrz fig. 2f) o amplitudzie ab i czestotliwosci 2 co — ( jak równiez nie przedstawione na fig. 2f czlony wyzszego rzedu które odpadaja czesciowo nazew- natrz wlasciwego pasma czestotliwosci. Niezaleznie od tego, ze te czlony wyzszego rzedu polozone nazewnatrz wlasciwego pasma czestolitwosci powo¬ duja zaklócenia sasiadujacych stacji nadawczych, nalezy obnizyc poziom tych czlonków wyzszego rzedu aby otrzymac optymalna jakosc odtwarzania w normalnym odbiorniku z modulacja amplitudy.Skladowe widma wewnatrz pasma przenoszonego przez normalny odbiornik z modulacja amplitudy wymagaja mianowicie odtworzonego sygnalu ob¬ wiedni, który dopiero przy odbiorze wszystkich skladowych widma bedzie odpowiadal dokladnie pierwotnemu sygnalowi malej czestotliwosci.Celem wynalazku jest obnizenie do minimum skladowych wyzszego rzedu polozonych nazewnatrz pasma sygnalu.Cel wynalazku zostal osiagnety przez przyla¬ czenie do wejscia stopnia ogranicznika 28 dodat¬ kowego urzadzenia korekcyjnego 35, które modu¬ luje znieksztalcone skladowe sygnalu wystepujace podczas modulacji amplitudy sygnalu wyjsciowe¬ go drugiego modulatora amplitudy 9 z podwójna wartoscia czestotliwosci nosnej oscylatora 5 dolaczo¬ nego do pierwszego modulatora, amplitudy 4 i tak zmodulowane sygnaly doprowadza w przeciwfazie do wejscia ogranicznika 28.Szczególnie interesujace urzadzenie korekcyjne sklada sie z modulatora amplitudy 36 zasilanego sygnalami podlegajacymi przenoszeniu i z. dolaczo¬ nego za nim filtru jednowstegowego 37 do wytwa¬ rzania sygnalu jednowstegowego bez fali nosnej, na¬ stepnie z drugiego modulatora amplitudy 38, w którym jednowstegoiwy sygnal czerpany z modula¬ tora 36 zostaje zmodulowany sam ze soba, po czym zostaje wyprowadzony do filtru wyjsciowego 39.Filtr wyjsciowy 39 jest filtrem dolnoprzepustowym, który przepuszcza sygnaly zawarte w pasmie cze¬ stotliwosci akustycznych do dalszego przetwarzania.Sygnal wyjsciowy modulatora amplitudy zostaje poddany ponownej modulacji w modulatorze prze- ciwsobnym 40 przy czestotliwosci nosnej 2co naste¬ pnie jest prowadzony przez filtr wyjsciowy 41, na¬ stawny na regulator amplitudy 42, nastawny prze- suwnik fazowy 43 do urzadzenia sumujacego 44, w którym we wlasciwej fazie i wielkosci zostaje dodany do sygnalu wyjsciowego modulatora ampli¬ tudy 9. Widmo czestotliwosci na wyjsciu urzadzenia sumujacego 44 odpowiada fig. 3a zas odpowiadaja¬ ce widmo czestotliwosci sygnalu obwiedni na wyjs¬ ciu calego urzadzenia odpowiada fig. 3b.Przy równoczesnej transmisji kilku czestotliwos¬ ci akustycznych, np. obok czestotliwosci akustycznej p o amplitudzie a jeszcze jednej czestotliwosci akustycznej q o amplitudzie b powstaje, jak to zostalo pokazane na fig. 3c, sygnal wyjsciowy przez modulacje wytworzonego w modulatorze 38 sygnalu jednowstegowego-bez fali nosnej, który to sygnal jest modulowany sam ze soba. Sygnal wyj¬ sciowy sklada sie z napiecia stalego proporcjonalne¬ go do sumy kwadratów amplitud a i b jak rów¬ niez z produktu intermodulacji drugiego rzedu.Sygnal ten pod wzgledem czestotliwosci (q — p) i amplitudy 2ab jest dokladnie taki sam jak skla¬ dowa znieksztalcajaca przy odbiorze sygnalów wyjs¬ ciowych modulatora amplitudy 9 w normalnym odbiorniku z modulacja amplitudy (patrz fig. 2e).Jezeli zatem, wytworzony w modulatorze 38 sygnal wyjsciowy zostanie zmodulowany w modulatorze 40 z czestotliwoscia nosna 2co a nastepnie poprowa¬ dzony przez regulator amplitudy 42 i przesuwnik fazowy 43 do urzadzenia sumujacego 44, w którym przy wlasciwej amplitudzie i w przeciwnej fazie zostatnie dodany do sygnalu wyjsciowego modula¬ tora amplitudy 9, wówczas nie wystepuja zniek¬ sztalcenia przy odbiorze w normalnym odbiorniku z modulacja amplitudy. Fig. 3d przedstawia widmo czestotliwosci na wyjsciu urzadzenia sumujacego 44, przy czym obok widma czestotliwosci przeno¬ szonych przez modulator amplitudy 9 (patrz fig. 2d) przenoszone sa jeszcze dwie lezace po obu stro¬ nach fali nosnej czestotliwosci wsteg bocznych: 2co — (a — P) i 2co + (q — p) z amplituda ab.W urzadzeniu sumujacym powstal w ten sposób sygnal który po ograniczeniu amplitudy w ograA niczniku 28 sluzy do wytwarzania czestotliwosci fa¬ li nosnej dla modulatora amplitudy 30 i przy braku skladowych trzeciego i wyzszych rzedów ma w wid¬ mie sygnal obwiedni dajacy juz przyblizenie dru¬ giego rzedu do transmitowanych sygnalów akustycz¬ nych. Sygnalowi obwiedni nadany zostaje wlasciwy ksztalt w modulatorze amplitudy 30 czemu towarzy¬ szy silne obnizenie poziomu skladowych czestotli¬ wosci trzeciego i wyzszych rzedów a zatem takze skladowych polozonych nazewatrz wlasciwej wste¬ gi bocznej. Poziom tych skladowych wyzszego rze¬ du obniza sie z powodu nieliniowych przebiegów w ograniczeniku 28 i w modulatorze amplitudy 30 w sposób progresywny wraz z róznica ksztaltu po¬ miedzy obwiednia sygnalów doprowadzonych do ogranicznika 38 a pierwotnymi sygnalami aku¬ stycznymi, która to róznica zostala obnizona do minimum przez zastosowanie srodków wedlug wynalazku. W przykladzie wykonania obnizony zo¬ stal poziom skladowych czestotliwosci polozonych na zewnatrz wlasciwej wstegi bocznej o 50 dB w sto¬ sunku do fali nosnej przy indeksie modulacji 80%.Urzadzenie wedlug wynalazku, przy minimalnym oddzialywaniu na sasiadujace stacje nadawcze, daje optymalna jakosc odtwarzania podczas odbioru przy uzyciu normalnego odbiornika z modulacja amplitudy, przy czym stosowana do tego celu apa¬ ratura nie jest skomplikowana. Aparatura ta moze byc jeszcze bardziej uproszczona jak to zostalo po¬ lo 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 53741 S kazane na fig. 4 (omówionej dalej szczególowo), Urzadzenie wedlug wynalazku charakteryzuje sie jeszcze tym, ze przenoszonemu sygnalowi moze byc nadany charakter wstegi bocznej. W tym celu, w obu wytworzonych w modulatorze amplitudy 40 wstegach bocznych: 2to — (q — p) i 2© + (q — p) zostaje stlumiona za pomoca filtru wstega bocz¬ na (q — p) zas amplituda drugiej wstegi bocznej: 2 co + (q — p) zostaje; podwejona. Takze i w tym przypadku obwiednia sygnalów wystepujacych w urzadzeniu sumujacym 44 daje przyblizenie drugiego rzedu poczatkowych sygnalów akustycz¬ nych.Na fig. 4 jest pokazane uproszczone urzadzenie z fig. 1. W tym uproszczonym przykadzie wykona¬ nia, modulator amplitudy 4 stanowi modulator prze¬ ciwsobny a filtr wyjsciowy 46 tworzy filtr jedno¬ wstegowy. Sygnal jednowstegowy bez fali nosnej jest doprowadzony do modulatora amplitudy 38, jak równiez do urzadzenia sumujacego 47. Do urza¬ dzenia sumujacego 47 jest dolaczony takze oscyla¬ tor 5 przez nastawny regulator amplitudy 48. Syg¬ nal wyjsciowy z urzadzenia 47 jest doprowadzony do modulatora 9. W ten sposób, dokladnie tak samo jak w urzadzeniu wedlug fig. 1, zostaje doprowa¬ dzony sygnal jednowstegowy z fala nosna do mo¬ dulatora amplitudy 9 i sygnal jednowstegowy bez fali nosnej do modulatora amplitudy 38 przy za¬ stosowaniu tylko jednego modulatora amplitudy 4, przy czym sposób dzialania tego urzadzenia w ca¬ losci odpowiada dokladnie urzadzeniu przedstawio¬ nemu na fig. 1. , W ten sposób uzyskuje sie nie tylko oszczednosc na modulatorze 36 z filtrem 37 lecz równiez i to, ze sygnaly jednowstegowe doprodwadzane do mo¬ dulatora 38 nie musi miec calkowicie stlumionej fali nosnej. Wystarcza juz obnizenie amplitudy prze¬ puszczanej fali nosnej. PL PL

Claims (1)

1.