SE467642B - Metod och koppling foer baervaagsreglering av fm-syntetisator i radiotelefonsystem - Google Patents

Description

467 642 I figur 1 avser referensnummer 1 en temperaturkompenserad kris- talloscillator (TCXO) som fungerar som referens och vars relativa frekvensnoggrannhet är densamma som utgångsfrekvensens fc relä- tiva frekvensnoggranhet, 2 en referensdelare, 3 en fasjämförare, 4 ett filter, 5 en spänningsreglerad oscillator (VCO), 6 en delare samt 7 en processorreglerad delare (i vilken delnings- talet kan variera).

Med denna konstruktion uppnås ändå inte den erforderliga frekvens- noggrannheten, då den temperaturkompenserade oscillatorn inte fås till önskad noggrannhet på något annat sätt än med en ugnskompen- serad oscillator. Storleken och effektförbrukningen i dessa är olämpliga för portabla anordningar, vilket nuvarande och kommande radiotelefoner är.

Förutom den faslåsta slinqan kan för stabilisering av frekvensen användas ett förfarande, i vilket oscillatorn regleras med lik- spänning, som fås från utgången av mottagarens FM-detektor. Nämn- da utgång innehåller två spänningskomponenter: en ac-spänning, som innehåller informationen, och en dc-spänning, som är propor- tionell mot bärvågsfrekvensen av detektorns ingångssignal. Med detta förfarande kan oscillatorn låsas vid den av telefonen mot- tagna mycket stabila bärvågsfrekvensen. Förfarandet fyller ändå inte det med problemet förknippade stabilitetskravet, ty inqen av de på marknaden förekommande FM-detektorerna har en tillräckligt liten variation av mittfrekvensen på hela det observerade tempe- raturområdet.

Förfarandet och kopplingen som utvecklats som lösning på proble- met innebär en väsentlig förbättring av ovannämnda nackdelar.

För att åstadkomma detta, är det väsentliga för förfarandet enligt uppfinningen det som framgår av den kännetecknande delen av pa- tentkrav 1, och väsentligt för kopplingen är det som framgår av den kännetecknande delen av patentkrav 6. fr. .lå- ON \'l OK ...lä- I\') Med uppfinningen uppnås en temperaturstabilitet i bärvågens frek- vens som inte uppnås med användning av andra medel eller referens- oscillatorer avsedda för portabla anordningar.

Blockschemat för detta frekvensstabiliseringssystem illustreras i figur 2. Med kopplingen utförs en AFC-funktion, dvs. en automa- tisk frekvensreglering (AFC=Automatic Frequency Control). Kopp- lingen i figur 2 har delats i tre delar med en streckad linje.

Den översta delen bildar mottagarsyntetisatorn S, den mittersta delen är mottagaren R för en radiotelefon och de nedersta de- larna ingår i telefonens processorenhet P. Som AFC-kopplingens processor fungerar radiotelefonens processor, utöver sina övriga funktioner.

Nedan beskrivs ett frekvensregleringssystem enligt uppfinningen med hänvisning till en fördelaktig tillämpning av kopplingen som illustreras i figur 2.

I figur 2 avser referensnumret 1 en spänningsreglerad kristallos- cillator (VCXO), 2 en referensdelare, 3, en fasjämförare, 4 och 11 ett filter, 5 en spänningsreglerad oscillator (VCO), 6 en för- handsdelare, 7 en processorreglerad delare, i vilken delningstalet kan ändras, 8 och 9 blandare, 10 en lokal kristalloscillator, 12 en FM-detektor, (kvadratur, kristalldiskriminator e.d., icke vä- sentlig för systemet), 13 och 19 begränsarförstärkare, 15 en pro- cessorkristalloscillator och 16 en processor; Räknaren 14, lås- kretsen 17 och D/A omvandlaren 18 kan beroende på typ utgöra an- tingen delar av processorkretsen eller stå utanför denna. I figu- Pen är fin, F 0, f F och fIF2 bärvågsfrekvenser vid olika punkter av blockschemat, av vilka alla utom fL0 innehåller en frekvensmodulation samt Voh_ den spänningsreglerade kristallos- cillatorns 1 regleringsspänning.

Kopplingen i figur 2 har följande funktionsprincip: 467 642 1) Då srömmen påkopplas i radiotelefonen, ställer processorn 16 som regleringsord 2"- i vilket n är antalet bit i reglerings- ordet. I det beskrivna fallet n = 8, dvs. regleringsordets ursprungsvärde är 128, vilket inställts att motsvara regle- ringsspänningen V _=V /2, där V är logikens _ u _ o_3 cc cc driftspannino (typiskt 5 V). 2) Processorn 16 räknar perioderna för en signal med frekvensen fIF2 med hjälp av räknaren 14 under tiden T, under vilken ett visst antal spill inträffar och till slut kvarstår talet M, som är mellan 0... 2" (0...256, med 8 bit i bruk). Sålunda kan ur AFC:s egentliga ursprungsvärde på sätt och vis reduceras ett helt stabilt värde, varvid som nytt ursprungsvärde för AFC och som regleringsområde erhålles ett smalt band på det erforderliga stället. Tiden T fås ur processorns kristalloscillator 15 genom delning- Då fIF2=4ss kHz, är T typiskt so - 1oo ms. Med andra ord hinner räknaren 14 under denna tid räkna pulserna fIF2 i flera omgångar från O till 256 (från reqleringsordet noll till dess konstanta maximalvärde 256), varvid dessa fulla omgångar bildar ovannämnda stabila värde. 3) Ifall M under den första räkneomgången efter systemets start avviker från 2n_l, korrigerar processorn 16 regleringsordet med talet M - 2"_1 dvs. nedåt, om M(2n_1 och uppåt, ifall M> 2n_l På motsvarande sätt förflyttas den spänningsstyrda kris- talloscillatorns regleringsspänning Vohj efter diqita1-ana10- giomvandlingen nedåt från V /2 respektive uppåt från VCC/2.

Under följande räkneomgång fas ett nytt tal M, som digital-analo- giomvandlas och med vilket den spänningsreglerade kristalloscil- latorn 1 regleras.

Ja Ch ~q O\ 4; k.) 4) Kalkylen och korrigeringen fortsätts ända tills det räknade talet är samma som föregående regleringsord, varvid låsningen vid den ingående signalens frekvens f_ uppnåtts. in 5) Den spänningsreglerade kristalloscillatorns 1 signal används även som sändarsyntetisatorns referensfrekvens, varvid även denna blir mycket stabil. 6) Syntetisatorns slutfrekvenser kan regleras exakt genom att tillsätta eller minska ett fast tal från regleringsordet.

Kalkyleringstiden T kan regleras enligt följande kriterium: på basen av radiotelefonsystemets specifikationer eller andra begrän- sande betingelser kan man bestämma det för AFC-systemet erforder- liga låsningsområdet, dvs. det variationsområde Af_ av in- aånssfrekvensen fi , på viiket systemet skaii håiias iåst. In- gångsfrekvensens lasningsområde är alltså: f. -Aiñ f. +Af. (1) ln ln ln ln 2 2. fin är den mottagna signalens nominella frekvens. Därtill skrivs: f . = f. -af. min in in 2 (2) f = f_ + f_ max in in För att AFC-systemet skall hållas låst, bör kalkvleringstiden T väljas så att f xi-iflxifiz" (s) maX mln i vilket n är antalet använda bit. Ur formeln (3) kan härledas villkoret 467 642 Af X r_<_2“ <4). in Förkortning av kalkyltiden T påskyndar AFC:s låsning och reglering, men å andra sidan ökar det den mottagna signalens frekvensmodulations inträde i den spänninqsreglerade kristallos- cillatorns 1 reglerlinje, vilket borde förhindras så långt som möjligt.

Den beskrivna kopplingen omfattar två faktorer, som kan förorsaka fel i de syntetiserade frekvenserna: a) processkristalloscillatorns 15 frekvenskrypninq och b) den lokala kristalloscillatorns 10 frekvenskrypning.

Båda frekvenskrypningarna beror på förändringar i kristallernas resonansfrekvenser vid olika temperaturer. De av dessa förorsakade felen kan påvisas vara tillräckligt små, i synnerhet ifall tempe- raturkrypninqen för resonansfrekvensen av den lokala oscillatorns 10 kristall är tillräckligt låg (< ;f 10ppm).

Den i denna uppfinning framförda metoden och kopplingen medför en lösning på problemet i en sådan form, att den kan tillämpas på portabla radiotelefonanordningar. Man har även med mätningar i praktiken påvisat, att lösningen motsvarar de frekvensnoggran- hetskrav som utgjort problemet. Tillämpningen av metoden begrän- sar sig inte endast till den beskrivna exemplifierade kopplingen och värden enligt den, utan dessa kan ändras enligt tillämpnings- föremålet. Sålunda kan bl.a. frekvenserna, processorns bitantal, regleringsordet, regleringsordets ursprungsvärde och dess förhål- lande till regleringsspänningen (t.ex. V _ / V /2) vara andra än de ovan anförda. Även kopplingens allmänna utseende och komponenter kan variera inom gränserna för den definierade meto- den.

I)

Claims (9)

467 642 PATENTKRAV.

1. Regleringsmetod för en för en radiotelefonianordning avsedd FM-syntetisators bärvágsfrekvens, vid vilken den av en stödsta- tion avgivna bärvàgen används för'reglering av den spännings- reglerade kristalloscillatorn (1) hos en av en faslást slinga och nämnda spänningsreglerande kristalloscillator bildad synte- tisator, kännetecknad av, att man av en lokal kristalloscilla-' tors (15) frekvens genom numerisk delning bildar en konstant tid (T), under vilken tid med en räknare räknas den andra mel- lanfrekvenssignalens (IF2) perioder, varvid räkneresultatet är i digitalform, och av att räkneresultatet efter digital-analo- gi-omvandling (18) används för reglering av den spänningsregle rade kristalloscillatorn (1).

2. Metod enligt patentkravet 1, kännetecknad av, att för regle- ring av nämnda spänningsreglerade kristalloscillator (1) an- vänds skillnaden mellan räkneresultatet i digitalform och ett pà förhand med en mikroprocessor (16) bestämt konstant stan- dardtal, efter digital-analogi-omvandling (18).

3. Metod enligt patentkravet 2, kännetecknad av, att under nämnda standardräknetid (T) mikroprocessorn (16) räknar den andra mellanfrekvenssignalens (IF2) perioder med hjälp av räk- naren (14) i flera omgångar fràn noll till ett konstant maxi- malvärde (Zn, dà n bitar används) och av att för regleringen sàsom regleringsord används endast standardräknetidens utgång det frän noll senast pàbörjade räkneresultatet (M), vilket sà- lunda efter jämförelse med standardtalet och efter digital-an- alogi-omvandling (18) används för reglering av den spännnings- reglerade kristalloscillatorn.

4. Metod enligt patentkravet 3, kännetecknat av, att nämnda standardtal utgör hälften av det konstanta maximalvärdet (Zn) av regelringsordet, varvid regleringsordets maximala värde mot- svarar den spänningsreglerade kristalloscillatorns (1) maximala regleringsspänning. 467 642

5. Metod enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att för reglering av syntetisatorns slutliga frekvenser är mikroprocessorn (16) anordnad att öka eller minska ett konstant tal från regleringsordet.

6. För en radiotelefonanordning avsedd bärvågsreglerande koppling, omfattande en processor (16), en kristalloscillator (15), en digital-analogi-omvandlare (18) och en räknare (14), samt varvid processorn (16) är kopplad att styra syntetisatorns spänningsreglerade kristalloscillators (1) regleringsspänning (V¿hj) på basen av mottagarens mellanfrekvens (IF2) i vilken koppling syntetisatorns spänningsreglerade kristalloscillator (1) regleras genom låsning vid den av en stödstation avgivna och av radiotele- fonanordningen mottagna signalens bärvâgsfrekvens (fin), kännetecknad av att telefonens mikroprocessor (16) under en standardtid (T) med räknaren (14) räknar mottagarens mellanfrek- venssignals (IF2) perioder och som resultat får ett visst tal (M), på vilket genom D/A-omvandlaren (18) utförs en digital- analogi-omvandling, och av att med den sålunda erhållna spännin- gen regleras syntetisatorns spänningsreglerade kristalloscillator (1), varvid regleringstalet (M) i låsningsläget inte ändras under de olika räkneomgångarna.

7. Koppling enligt patentkravet 6, kännetecknad av att tiden (T) är härledd från processorns (16) kristalloscillator (15) genom delning.

8. Koppling enligt patentkravet 6 eller 7, kännetecknad av att syntetisatordelens (R) spänningsreglerade kristalloscillator (1) även används som sändarsyntetisatorns referensfrekvensfl

9. Koppling enligt något av patentkraven 6-8, kännetecknad av att mottagardelens (R) lokala oscillator (10) är en frekvens- stabil kristalloscillator.