DK151995B - Kobling til kompensering af frekvensvariationer i fm-anlaeg - Google Patents

Description

DK 151995 B

Opfindelsen angår en kobling til kompensering af frekvensvariationer i FM-anlæg, navnlig ved dataoverføring med FSK-modemer ved enkeltsidebåndsdrift under anvendelse af en fasereguleringssløjfe omfatten-5 de en fasedetektor, et sløjfefilter og en spændingsreguleret oscillator, hvor detektorgrenens udgang er tilkoblet en komparator, som med sin anden indgang er tilsluttet en referencespændingskilde. En sådan kobling kendes fra US-PS 3. 860 874.

10 Ved dataoverføring, der hyppigt arbejder med FSK-signaler (Frequency-Shift-Keying), optræder der en usikkerhed af oscillatorfrekvensen i demodulatoren som følge af de enkelte elementers tolerancer og driften betinget af ældning og temperaturvariationer. En mulig af-15 hjælpning ved anvendelse af meget frekvensstabile elementer er meget kostbar. På samme måde er også en additiv frekvensforskydning ugunstig, navnlig ved højfrekvensoscillatorer i blandingstrin i radiosende/modtage-appa-rater. Dette er problematisk ved dataoverføring efter 20 enkeltsidebåndsmetoden. Den manglende bærebølge skal genfrembringes i modtageren. Der kan derfor mellem den sendte og den modtagne frekvens optræde en forskel på 100 Hz.

En demodulator, som ikke kan kompensere denne afvigelse, vil under disse omstændigheder medføre fejl.

25 Ved indstillingen af en stabil tilstand og kom penseringen af langsomme driftsfrekvensfejl er der visse grænser ved et sådant system. Koden skal være balanceret eller i det mindste en vis del af koden skal være balanceret.

30 Dette gælder ikke blot for en balanceret data kode, hvor der består et konstant forhold mellem logisk 1 og 0 i datastrømmen over et bestemt tidsrum, men også for alle FM-systemer, som har en konstant midterfrekvens over et tidsrum τ. Denne integrationstid er en vigtig 35 parameter i dette system.

DK 151995 B

2

Et sådant system forklares i det følgende på grundlag af den i fig.l viste PLL (Phase Locked Loop) til ensretning af FSK-signalet:

Fasereguleringssløjfen består af en fasedetektor 1, 5 som får tilført FSK-signalet og udgangssignalet fra en spændingsreguleret oscillator 3 (VCO), samt af et sløjfefilter 2, et datafilter 4 og en efter dette følgende komparator 5 til frembringelse af de binære signaler (data), hvilken komparator over en anden ind-10 gang får tilført signalet fra en referencespændingskilde 6. Oscillatoren 3 er afstemt på indgangssignalets midterfrekvens. På sløjfens udgang D bliver der for en bestemt indgangsfrekvens afgivet en jævnspænding. Med denne jævnspænding vil ved lighed mellem indgangsfrek-15 vensen og oscillatormidterfrekvensen som referencesignal udgangen være omvendt proportional med sløjfeforstærkningen K-t T , altså Da. -- . Med en bestemt frekvensfor-

PLL KPLL

skel mellem indgangssignalet og oscillatormidterfrekvensen kan udgangen gøres særlig smalbåndet ved tiltagen- 20 de sløjfeforstærkning.

Opfindelsen tager sigte på at angive en kobling, med hvilken frekvensvariationer i FM-anlæg kan kompenseres på enklere og mere effektiv måde en hidtil.

25 Denne opgave løses med en kobling af den ind ledningsvis omhandlede art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at detektorgrenen har en hurtig detektorgren med ringe forstærkning, og hvis udgang tillige er tilsluttet en langsom kompenseringsgren med 30 høj forstærkning, som omfatter en differentialforstærker, hvis to indgange dels får tilført detektorgrenens udgangssignal, dels får tilført referencespændingen, et efterfølgende lavpasfilter og en aftastnings- og holdekreds, hvis ene indgang er forbundet med lavpasfilt-35 rets udgang, og hvis anden indgang får tilført et holdesignal, og hvis udgang er ført til den ene indgang på en i i detektorgrenen liggende sumforstærker.

DK 151995 B

3

Fordelagtige udførelsesformer for og videreudviklinger af opfindelsesgenstanden er angivet i underkravene .

Opfindelsen er i det følgende forklaret nærmere 5 på grundlag af nogle udførelseseksempler, som er vist på tegningen, idet figurerne 2-4 viser blokdiagrammer over tre forskellige udførelsesformer.

Fig. 2 viser en første udførelsesform for koblingen. Reguleringssløjfen er opdelt i to grene, nemlig 10 en hurtig gren med ringe forstærkning til ensretning af FM-signalet og en langsom gren med høj forstærkning til kompensering af frekvensfejl og en langsom frekvensdrift i en vilkårlig del af kredsløbet. Detektorgrenen indeholder en fasedetektor 1, et som lavpasfilter ud-15 formet sløjfefilter 2 og en spændingsreguleret oscillator (VCO) 3, hvis signal ligesom koblingens indgangssignal (FSK-signal) tilføres fasedetektoren 1. På udgangssiden er der efter fasedetektoren 1 indkoblet et lavpasfilter 2 og en sumforstærker med to indgange, 20 hvilken forstærkers udgang er forbundet med oscillatoren 3. Fra den med forstærkeren 7's ene indgang forbundne udgang på lavpasfiltret 2 er fasereguleringssløjfen PLL's udgang D ført ud, og den er dels over et lavpasf ilter 4 forbundet med den ene indgang på en kom-25 parator 5, dels forbundet med den ene indgang på en differentialforstærker 8. En anden indgang på kompara-toren 5 og på differentialforstærkeren 8 er forbundet med en referencespændingskilde 6, som leverer et referencesignal V^p. På komparatoren 5's udgang 30 kan de binære data (DATA) aftages. Differentialforstærkeren 8 udgør sammen med en efterfølgende aftastnings-og holdekreds 10, hvis anden indgang får tilført et holdesignal, og hvis udgang er forbundet med den anden indgang på sumforstærkeren 7 i detektorgrenen, kompen-35 sationsgrenen. Aftastnings- og holdekredsen tjener til

DK 151995 B

4 at fastholde referencen til den spændingsregulerede oscillator, hvis reguleringssløjfen har kompenseret frekvensfejl, eller hvis reguleringssløjfen falder ud af holdestillingen.

5 Aftastnings- og holdekredsen kan også erstattes af en A/D-D/A (analog/digital-digital/analog)-omsætter med et digitallager med henblik på at eliminere driften i forhold til tiden. Kompenseringens nøjagtighed er bestemt ved forstærkeren og indstillingstiden ved lavpas-10 filtret i kompenseringsgrenen. Stabilitetskriterier skal tages i betragtning ved reguleringssløjfens udformning.

Dette er intet problem, hvis man kan antage et langsomt arbejdende kompenseringsnetværk. Integrationsfiltret 9 skal have en større integrationstid end integra-15 tionstiden for den stabile midterfrekvens i indgangssignalet .

Der er to muligheder for anvendelse af koblingen.

For det første kan man anvende en kontinuerligt balanceret kode, ved hvilken der forefindes en uafbrudt data-20 strøm, som har en stabil midterfrekvens. I dette tilfælde er aftastnings- og holdekredsen ikke virksom. Den anden mulighed består i, at der til balanceringen anvendes en bestemt frekvens i indgangssignalet. Dette kan være en starttone ved begyndelsen af et aftastningsfelt.

25 Integrationstidskonstanten i kompenseringssløjfens lav-pasfilter kan da gøres meget hurtigere, efter at frekvensen er i den stabile tilstand. Denne mulighed kan anvendes både i kontinuerlige og i ikke-kontinuerlige anlæg, dvs. både ved en uafbrudt datastrøm med stabil middel-30 frekvens og ved en begrænset længde af den sendte information, når altså koden ikke er balanceret.

Hvis en reguleringssløjfe ikke længere er låst, er indlåsning på et indgangssignal nødvendig. Dette afhænger af sløjfeforstærkningen og sløjfefiltrene. I en 35 reguleringssløjfe af første orden, dvs. uden sløjfefil-

DK 151995B

5 ter, er indlåsnings-båndbredden lig med sløjfeforstærkningen. I en reguleringssløjfe af højere orden er sløjfef iltrene af stor betydning. Indlåsnings-båndbredden kan være ekstremt smal, og reguleringssløjfen vil ikke 5 blive låst, med mindre indgangsfrekvensen ligger i et snævert bånd omkring oscillator-middelfrekvensen. I indlåst tilstand af reguleringssløjfen er holdeområdet lig med sløjfeforstærkningen.

Til undgåelse af dette faselåsningsproblem kan 10 man kortslutte sløjfefiltrene i sløjfens ikke-låste tilstand. Indlåsningsområdet kan da gøres ekstremt bredt.

Så snart sløjfen er indlåst, bliver kortslutningerne langsomt fjernet, og koblingen arbejder på den måde, der er beskrevet i det foranstående for den i fig. 2 viste 15 udførelsesform. En udførelsesform med kortslutninger for sløjfefiltrene er vist i fig. 3, hvor der parallelt med lavpasfiltret 1 i detektorgrenen og med lavpasfiltret 9 i kompenseringsgrenen med tidsforsinkelse er koblet en kortslutningstransistor TI, T2 (FET-transistorer), 20 med henblik på at holde reguleringssløjfen i holdeområ det. Den øvrige koblingsopbygning svarer til koblingen i fig. 2.

En yderligere udførelsesform for en kobling i-følge opfindelsen er vist i fig. 4. Denne udgør en 25 variant, i hvilken der anvendes en ekstern Phase Locked Loop (PLL) af første orden med et bredt indtrækningsområde. Den yderligere forhåndenværende PLL1, der på indgangssiden ligger parallelt med den allerede forhåndenværende reguleringssløjfe PLL2, omfatter en fase-30 detektor 12 og en spændingsreguleret oscillator 13.

Over et lavpasfilter på PLLl's udgang Dl er denne ført til en omskifterkontakt på en omskifter S3, hvis anden omskifterkontakt er forbundet med udgangen på af-tastnings- og holdekredsen 10, og hvis midterkontakt 35 er forbundet med den anden indgang på sumforstærkeren

Claims (4)

10 PATENTKRAV

1. Kobling til kompensering af frekvensvariationer i FM-anlæg, navnlig ved dataoverføring med FSK-modemer ved enkeltsidebåndsdrift under anvendelse af en fasereguleringssløjfe omfattende en fasedetektor 15 (1)/ et sløjfefilter (2) og en spændingsreguleret os cillator (3) , hvor detektorgrenens udgang er tilkoblet en komparator (5), som med sin anden indgang er tilsluttet en referencespændingskilde (6), kendetegnet ved, at detektorgrenen har en hurtig de-20 tektorgren med ringe forstærkning, og hvis udgang er tilsluttet en langsom kompenseringsgren med høj forstærkning, som omfatter en differentialforstærker (8), hvis to indgange dels får tilført detektorgrenens udgangssignal, dels får tilført referencespændingen 25 (vref^ ' et efterf?5l5ende lavpasfilter (9) og en aftast-nings- og holdekreds (10), hvis ene indgang er forbundet med lavpasfilterets udgang (9), og hvis anden indgang får tilført et holdesignal, og hvis udgang er ført til den ene indgang på en i detektorgrenen lig-30 gende sumforstærker (7).

2. Kobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kortslutningstransistorer (T.JT2) er paral le lforbundet med det i detektorgrenen beliggende sløj fefilter (2) og lavpasfiltret (9) i kompensations- 35 grenen. DK 151995 B

3. Kobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der foran reguleringssløjfen (PLL2) er indkoblet en yderligere fasereguleringssløjfe (PLL1), hvis indgang er parallelkoblet med den første 5 reguleringssløjfes indgang, og hvis udgang er tilsluttet en omskifter (S 3) på en sådan måde, at den skiftende med aftastnings- og holdekredsens (10) udgang er koblelig med den ene indgang på den i den første reguleringssløjfes (PLL2) detektorgren liggende sum-10 forstærker (7).

4. Kobling ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at aftastnings- og holdekredsen (10) er erstattet af en analog/digital-digital/analogomsætter med et digital-lager.