SE520112C2 - Metod samt system för att avstämma ett radiofilter - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 . ..,~ 520 112 I enlighet med en aspekt av föreliggande uppfinning tillhanda- hàlls en metod för att avstämma ett radiofilter såsom definie- rat i krav l Uppfinningen hänför sig vidare till ett system för att avstäm- ma ett radiofilter såsom definierat i krav 5.

En fördel med föreliggande uppfinning är att diskreta signaler kan skapas av bredbandssignaler, där varje diskret signal in- nefattar amplitud- och fasinformation som kan användas för att styra avstämningsfrekvensen för ett filter som har kaskadkopp- lade resonatormoduler.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar ett filter med kontrollkretsar i enlighet med ti- digare känd teknik.

Fig. 2 visar en förbättring av ett filter med kontrollkretsar.

Fig. 3 visar en första utföringsform av ett filter med kon- trollkretsar i enlighet med uppfinningen.

Fig. 4 visar en andra utföringsform av ett filter med kon- trollkretsar i enlighet med uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Figur 1 visar ett filter, eller kombinerarenhet, som har fyra avstämningsbara resonatormoduler anordnade att vara kopplade till fyra sändare via fyra respektive isolatorer och till en gemensam antenn. Avstämningen av kombinerarenheten kontrolle- ras av en kontrollenhet. 70292a översättning av priotext; 02-02-08 10 15 20 25 30 520 112 3 De tidigare kända systemen för att avstämma en första resona- tormodul 1 innefattar en avstämningsbar resonator 2 som har en avstämningsmekanism 3, en inmatningskoppling 4 och en utmat- ningskoppling 5. Systemet innefattar vidare en isolator 6 ge- nom vilken en insignal S, passerar fràn en sändare till inmatningskopplingen 4 i resonatormodulen 1. En referenssignal S produceras i isolatorn 6 som väsentligen är en liten del ref av insignalen S,.

Referenssignalen Sæf matas in till en kontrollenhet CU via en första multiplexor 7 till en effektdelare 8, som delar upp re- ferenssignalen till signalerna S2 och S3. Signalen S2 matas via en begränsande förstärkare 9 och ett bandpassfilter 10, och producerar en signal S4 , som inmatas till en kvadraturmo- dulator (enkel sidobandsgenerator) 11, känd per se, i vilken signalen S4 , som fortfarande är en mätning av insignalen S,, blandas med en làgfrekvenssignal (mellanfrekvens) i ögon- blicks- (O°) respektive kvadratur (90°) faserna I och Q. Ut- signalen S5 fràn kvadraturmodulatorn är ett enkelt sidoband till blandningsprodukten av signalen S4, härledd fràn insigna- len S1, och làgfrekvenssignalen. Följaktligen är en frekvens av signalen S5 alltid förskjuten fràn insignalen S] med frekvensen för làgfrekvenssignalen, varvid den senare är konstant. Vidare är en fas för signalen S5 alltid förskjuten fràn den för insig- nalen S, med en konstant fasskillnad. Signalen S5 matas fràn kvadraturmodulatorn 11 till en mixer 12.

Signalei S3 natas f . . U ran effcktdelaren 8 via en dampare 13 och andra multiplexor 14 till en mixer 12. Mixern 12 producerar således frän signalerna S3 och S5 en blandningsproduktsignal S6 70292a översättning av priotext; 02-02-08 lO 15 20 25 520 112 4 som matas via ett làgpassfilter 15 och en andra begränsande förstärkare 16 till en mikroprocessor 17 i vilken fasen för blandningsproduktsignalen S6 mäts och lagras i ett minne 18.

Systemet innefattar vidare en andra sensor, eller prob, anord- nad inuti resonatorn 2 för att känna av en utsignal S7 för att producera en mätsignal S8, som ska jämföras med referenssigna- len Smf i syfte att bestämma en relativ fasskillnad. Fasskill- naden är en mätning av den relativa skillnaden mellan en fre- kvens för insignalen och frekvensen till vilken resonatormodu- len för närvarande är avstämd. Signalen SR är väsentligen en bråkdel av insignalen S7.

Mätsignalen SE matas in till kontrollenheten CU fràn sensorn via en tredje multiplexor 19, en dämpare 20 och den andra mul- tiplexorn 14, som omväxlande omkopplas för att koppla antingen signalen S3 eller signalen S8 till mixern 12. Dä multiplexorn 14 kopplar mätsignalen S8, producerar mixern således fràn sig- nalerna S5 och S8 en blandningsproduktsignal S9, som matas via lägpassfiltret 15 och den andra begränsande förstärkaren 16 till mikroprocessorn 17 i vilken fasen för signalen S9 mäts och lagras i minnet 18. De lagrade fasmätningarna jämförs sedan för att bestämma fasskillnaden mellan signalerna S6 och S9.

Mikroprocessorn 17 arbetar genom snabb och noggrann mätning och reglering av fasen för insignalen S, relativt fasen för ut- signalen S7. Till exempel genomför en elektrisk stegmotor, * - ja _: _" ^W ~4~w«1 0 Fvån ' 17 ' KOHCIOl1&Lau av Cu aiguai om frun ml^IO§IOC8SSOIn _., ]USÉEI- ing av den första resonatormodulen genom att förflytta, via en 70292a översättning av priotext; 02-02-08 lO l5 20 25 30 520 112 5 mekanisk länk, ett avstämningselement i resonatorn 2 i resona- tormodulen 1.

Den första och den tredje multiplexorn 7 och 19 kontrolleras av mikroprocessorn 17 för att dela samma regleringskretsar mellan fyra väsentligen identiska resonansmoduler som utgör en kombinerarenhet med fyra separata sändare och en gemensam an- tenn. Varje resonatormodul justeras i tur och ordning pà vä- sentligen samma sätt som indikerats ovan med hänvisning till den första resonatormodulen 1.

En nackdel med en kontrollenhet (CU) enligt den tidigare kända tekniken är att den erfordrar att ett flertal mätningar och beräkningar genomförs inom samma tidslucka.

En annan nackdel är att kontrollenheten CU:n inte kan hantera bredbandssignaler som ändras mycket per tidsenhet, eftersom mätningarna av referenssignalen och den verkliga signalen i resonatorn görs vid tvà olika tidpunkter.

Dessa nackdelar kan övervinnas genom att införa en andra re- gleringskrets såsom beskrivs i Fig. 2.

Fig. 2 visar en alternativ utföringsform av en kontrollenhet CU2. Alla delar som är identiska med de beskrivna i samband med Fig. 1 benämns med samma hänvisningsbeteckning. Detsamma gäller de övriga figurerna.

Den viktigaste skillnaden mellan de tvà kontrollenheterna i Pig. 1 och Fig. 2 är att multiplexorn 14 har tagits bort och en andra regleringskrets (12', 15', 16'), Signa- ytt ut mo CT' U) FT len S3 som härstammar fràn referenssignalen Sæf blandas med signalen S5 i mixern 12, säsom beskrevs tidigare, men mätsigna- 70292a översättning av priotext; 02-0208 lO 15 20 25 30 520 112 6 len S8 matas in till en andra mixer l2'. Signalen S5 matas ock- sà in till den andra mixern 12', som producerar en blandnings- produkt S9 fràn signalerna S5 och S8 som matas till ett andra làgpassfilter 15' och en tredje begränsande förstärkare 16' till mikroprocessorn 17.

Genom att införa den andra regleringskretsen är det möjligt att mäta referenssignalen Smf och mätsignalen S8 samtidigt, men endast för en resonatormodul i taget.

Ett sätt att åstadkomma filter som har bättre filterkarakteri- stika, såsom hög avrullning (dvs. skarpare kanter), är att kaskadkoppla åtminstone tvà resonatormoduler såsom visas i Fig. 3.

Fig. 3 visar en första utföringsform av en kontrollenhet 30, som är kopplad till ett filter, innefattande fyra kaskadreso- natormoduler 1, en isolator 6, en sändare 31, en sensor 32 och en antenn 33. Varje resonatormodul 1 innefattar en resonator 2, en avstämningsmekanism 3, en prob, en resonatorinmatnings- koppling 34 och en resonatorutmatningskoppling 35.

I denna utföringsform av kontrollenheten är effektdelaren 8 borttagen och ersatt med en sensor 32 för att känna av signa- len som motsvarar signalen S3 (referenssignal). Dessutom ute- sluts multiplexorn 7 eftersom endast en insignal S, tillhanda- hàlls till filtret fràn sändaren 31. Insignalen S, kan ha en valfri bandbredd och form. En signal som motsvarar signalen S2 frän isolatorn 6 matas direkt till den begränsande förstärka- ren 9. 70292a översättning av priotext; 02-02-08 lO 15 20 25 DJ (D 520 112 7 Varje prob som tillhandahålls i varje resonatormodul 1 är kopplad till multiplexorn 19 pá samma sätt som tidigare be- skrivits, med undantag för att resonatormodulerna nu är kas- kadkopplade vilket innebär att den första resonatorutmatnings- kopplingen är densamma som den andra resonatorinmatningskopp- lingen och så vidare.

Mikroprocessorn 17 kontrollerar multiplexorn 19 så att en mät- signal S8 frän varje resonatormodul matas till den andra mixern 12' samtidigt som en referenssignal S3 matas till den första mixern 12. Det är väsentligt att referenssignalen S3 och signa- len inom resonatorn bestäms samtidigt pà grund av variationer i tid för insignalen S, och storleken av tidsluckan inom vilken mätningarna kan genomföras.

De uppmätta fasskillnaderna som härstammar fràn mätsignalerna SB lagras i minnet som en första mängd relativa fasskillnader.

De uppmätta fasmätningarna som härstammar fràn referenssigna- len S3 lagras också i minnet som en mängd fasreferenser.

En andra mängd relativa fasskillnader bestäms genom att jämfö- ra den första mängden relativa fasskillnader med mängden fas- referenser. Avstämningsmekanismen 3 för varje resonatormodul 1 justeras därefter till en förutbestämd mängd värden. Avstäm- ningsprocessen för kaskadkopplade resonatormoduler beskrivs utförligt i den svenska patentansökningen SE 0004658-1 Dec. 2000 (Allgon AB), som härmed infogas som referens.

Fig. 4 visar en andra utföringsform av en kontrollenhet i en- i--urfilßvrxv-fi 'IO i--fir-w L,_LtJ¿\,A\JJ.¿L .LJ LGUD k-J ighet med uppfinningen, där den tredje mu bort och byts ut mot en mjukvarustyrd omkoppl re 40. Effektde- laren 8 frán Fig. 1 och Fig. 2 implementeras i denna utfö- 70292a översättning av priotext; 02-02-08 lO l5 20 25 30 .sf 520 112 ringsform kopplad till sensorn 32, som tidigare användes för referenssignalen S3. Alla fyra proberna är kopplade till den mjukvarustyrda omkopplaren 40, som i sin tur är kopplad till de tvà dämparna 13 och 20. Omkopplaren 40 kontrolleras av mik- roprocessorn 17.

Den mjukvarustyrda omkopplaren 40 kan vara konfigurerad pà mànga sätt. Ett sätt är att konfigurera den sà att den arbetar som utföringsformen beskriven i samband med Fig. 3, ett alter- nativt sätt beskrivs nedan.

Mjukvaran kan vara konfigurerad så att istället för att jämfö- ra varje relativ fas med motsvarande fasreferens, kan den re- lativa fasskillnaden över en enda resonatormodul användas.

Detta visas genom ett exempel.

En första jämförelse genomförs mellan fasreferensen och den relativa fasen för en mätsignal S8 från den första resonatormo- dulen, som är kopplad till inmatningskopplingen, som i sin tur är kopplad till sändaren (eller transceivern) för att mata in- signalen S, till filtret. Den relativa fasskillnaden över den första resonatormodulen kan nu enkelt beräknas.

En andra jämförelse görs mellan den relativa fasen för mätsig- nalen fràn den första resonatormodulen och den relativa fasen för en mätsignal fràn den andra resonatormodulen. Den relativa fasskillnaden över den andra resonatormodulen kan nu enkelt beräknas och därmed även den relativa fasskillnaden över de tvà första resonatormodulerna, eftersom fasskillnaden över den första resonatormodulen är känd frän den tidigare mätningen. 70292a översättning av priotext; 02-02-08 lO l5 20 25 30 » ,. »q , w . . . =- .. , i i. ., .- fi . *=l ß »nl :få _«.- I 0 - =.V,,.. 1, f i En tredje och fjärde jämförelse görs pà liknande sätt, och ett resultat som beskriver den relativa fasskillnaden för varje resonatormodul, identisk med den i Fig. 3, kan erhàllas. Detta resultat används för att justera avstämningsmekanismerna för resonatormodulerna sà att den relativa fasskillnaden rör sig mot en mängd förutbestämda värden.

De beskrivna utföringsformerna av uppfinningen beskriver en- dast kontrollenheter som har tvà regleringskretsar för att samtidigt mäta en okänd fasskillnad och en känd fasreferens, men det är naturligtvis möjligt att lägga till ytterligare re- gleringskretsar, upp till en för varje avstämningsbar resona- tormodul.

En stor mängd filter, innefattande àtminstone tvà kaskadkopp- lade avstämningsbara resonatormoduler, är även beskrivna i SE 0004658-1, som kan användas i samband med den beskrivna kon- trollenheten.

Emedan alla beskrivna utföringsformerna endast visar en prob som mäter varje resonatorutsignal inom resonatormodulen, kan den även bestå av en signal som härstammar fràn en resonato- rutsignal närvarande pä en resonatorutmatningskoppling_ I alla utföringsformerna finns det någon slags omkoppling mel- lan varje mätning, och mikroprocessorn väntar en kort tidspe- riod innan den startar nästa mätning pà grund av tidsfördröj- ning i signalen under omkopplingen.

Dokumentet med teknikens ståndpunkt eftersträvar att tillhan- dahålla en kontrollenhet som har ett minimum av delar, pá grund av tillverkningskostnader, men huvudsakligen för att undvika nackdelen med att ha två separata regleringskretsar. 70292a översättning av priotext; 02-02-08 520 112 10 Mixern, filtret och/eller förstärkaren kan ha olika karakteri- stika eller åldras med olika takt. Dessa nackdelar är accep- tabla i denna ansökning, eftersom regleringskretsen arbetar vid en làg frekvens. Låg frekvens innebär mindre ändringar pà grund av temperaturvariationer i filtret. De initiala skillna- derna pà grund av olika karakteristika kan kalibreras bort. 70292a översättning av priotext; 02-02-08

Claims (5)

10 15 20 25 30 520 112 /i Patentkrav

1. l. En metod för att avstämma ett radiofilter, varvid nämnda filter arbetar i ett frekvensområde och innefattar en filter- inmatningskoppling, en filterutmatningskoppling och åtminstone två resonatormoduler, varvid var och en av nämnda åtminstone två resonatormoduler har en avstämningsmekanism, nämnda filter är anpassat för att motta åtminstone en filterinsignal som ligger inom nämnda frekvensomräde, kännetecknad av att metoden genomförs med ett radiofilter som har åtminstone två av nämnda resonatormoduler kopplade i kas- kad, av vilka en första resonatormodul är kopplad till nämnda filterinmatningskoppling och en slutlig resonatormodul är kopplad till nämnda filterutmatningskoppling, varvid nämnda metod innefattar stegen att: (a) blanda nämnda insignal med en lägfrekvent signal för att generera en enkel sidobandssignal, (b) blanda varje resonatorutsignal med den enkla sidobands- signalen, varvid nämnda resonatorutsignal förskjuts i fas från nämnda resonatorinsignal var och en med en första mängd relativa fasskillnader beroende på en nuvarande av- stämning av varje resonatormodul, varje resonatorutsignal är envi gruppen bestående av: en signal som härstammar fràn en resonatorutsignal närvarande i en resonatorutmat- ningskoppling, och en signal probad inom resonatormodu- len, (c) blanda den enkla sidobandssignalen med en referenssignal som härstammar från insignalen på inmatningskopplingen (d) varvid nämnda blandning i steg (c) sker samtidigt med varje blandning i steg (b), för att erhålla en mängd fas- referenser, och möjliggöra samtidig mätning av signaler, nya krav 70292; 02-02-08 lO 15 20 25 30 520 112 fi (e) jämföra, i ett frekvensomràde ungefär som för den làgfre- kventa signalen, blanda produkter som resulterar från steg (b) respektive (c) för var och en av nämnda àtmin- stone tvà resonatormoduler, för att bestämma en andra mängd relativa fasskillnader mellan filterinmatnings- och resonatorutsignalerna, och (f) driva, baserat på nämnda andra mängd fasskillnader, av- stämningsmekanismen för att avstämma varje resonatormo- dul, för att justera nämnda andra mängd fasskillnader till en mängd förutbestämda värden.

2. Metod enligt krav 1, varvid nämnda referenssignal som an- vänds i steg (c) mäts i filterinmatningskopplingen för nämnda filter.

3. Metod enligt krav 1, varvid nämnda referenssignal som an- vänds i steg (c) mäts i varje resonatorinmatningskopplingen.

4. Metod enligt nàgot av kraven 1-3, varvid alla resonatorut- signalerna i steg (b) och nämnda referenssignal i steg (c) blandas samtidigt med den enkla sidobandssignalen.

5. Ett system för att avstämma ett radiofilter, varvid nämnda filter arbetar i ett frekvensomràde och innefattar en filter- inmatningskoppling, en filterutmatningskoppling och åtminstone tvà resonatormoduler, varvid var och en av nämnda åtminstone tvà resonatormoduler har en avstämningsmekanism, kännetecknat av att åtminstone tvà av nämnda resonatormoduler är kaskadkopplade, av vilka en första resonatormodul är kopp- lad till nämnda filterinmatningskoppling och en slutlig reso- natormodul är kopplad till nämnda filterutmatning-_ w RT' O 'U '13 |,..J *A Ü varvid nämnda system innefattar åtminstone en enkel sidobands- generator för att bilda làgfrekventa mätsignaler fràn refe- nya krav 70292; 02-02-08 520 112 /3 renssignaler som härstammar fràn en bredbandsinsignal pà nämn- da filterinmatningskoppling och en utsignal fràn var och en av nämnda åtminstone tvà resonatormoduler, varvid nämnda mätsig- naler är indikativa för en fasskillnad mellan nämnda referens- signaler och nämnda utsignaler och varvid det är möjligt att mäta nämnda signaler samtidigt. nya krav 70292,- 02-02-08