NO155268B - Styrekrets for modulering av radiosender. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en krets for styring av moduleringen av en radiosender slik det er angitt i innledningen til patentkrav 1.

I såvel frekvens- som amplitudemodulerende sendere

er det nødvendig å begrense modulasjonsgraden på grunn av myndighetskrav. Overmodulasjon kan videre også medføre signalforvrengning og interferens med andre radio-transmisjoner. Konvensjonelle kretser til begrensning av en senders modulasjon bruker typisk motsattrettete likerettere eller dioder, som er kjent fra US-PS 2.025.595 og 2. 491.690 eller begrenserkretser, som er kjent fra US-PS 3.320.536, 3.626.331. 3.986.049 og 4.038.603, for å forhindre modulasjonssignaler i å overskride et forutbestemt maksimalt spiss-til-spiss spenningssving.

Disse kretser er imidlertid ikke-lineære av natur og

omsetter de modulerende signaler til firkantbølger.

Innholdet av harmoniske i firkantbølgene medfører at det utsendte signal har større båndbredde enn normalt. For å

holde båndbredden av det utsendte signal innenfor forutbestemte grenser, kan man innsette et såkalt "splatterfilter" mellom den modulasjonsstyrende kretsen og senderen. Et splatterfilter demper signaler med frekvenser over 3000 Hz kraftig. Da et slikt splatterfilter imidlertid ikke tilfresstillende demper alle harmoniske i

firkantbølgene, skal modulasjonssignalet ytterligere amplitudebegrenses, innen det påtrykkes modulatoren, slik at de av myndighetene fastsatte krav til det utsendte

signal overholdes. Senkning av modulasjonssignalamplituden medfører forringelse av signalkvaliteten, fordi signal-støyforholdet reduseres.

I US-PS med 4.122.417 beskrives en variabel utjevner ("equalizer"), med en differensialforsterker med en første inngang koblet til en signalinngang og en andre inngang koblet til en ut jevner inngang på differensialforsterkeren. US-PS 4.225.822 beskriver en krets for amplitydemodulering som omfatter en krets for automatisk nivåstyring, med et høypass-filter en likeretterkrets og en eliminatorkrets i ei negativ tilbakeføringssløyfe. Ingen av disse publikasjonene beskriver således en krets av samme kategori som oppfinnelsen.

Formålet med oppfinnelsen er å anvise en krets av den omhandlede art med optimalt signal-støyforhold.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved den utforming som er angitt i den kjennetegnende del av krav 1.

Når forsterkerredskapet drives til amplitudebegrensning, klipning, vil fase og amplitude av harmoniske fra forsterkeren bli endret av filteret. Så lenge forsterkeren arbeider lineært, har den en flat karakteristikk, og filteret har ingen effekt, fordi det er anbragt i tilbakekoblingssløyfen. Forsterkerens utgangssignal kan påtrykkes modulatoren via et splatterfilter. Når modulasjonsgrensene for det utsendte signal er fastlagt, kan utgangssignalet fra splatterfilteret reguleres inn, slik at modulasjonsgrensen ikke overskrides når forsterkeren drives til klipning. Ved bruk av den anviste krets kan middeleffekten og modulasjonssignalet økes vesentlig i forhold til det som kan oppnås ved kjente kretser, slik at signal-støyforholdet forbedres betydelig.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved hjelp av tegningen, hvor

fig. I viser et blokkdiagram for en styrekrets ifølge oppfinnelsen som del av en radiosender,

fig. 2 viser typiske bølgeformer for signalet fra forsterkeren 120 i fig. 1, når denne drives til klipning,

fig. 3 viser typiske bølgeformer for signalet fra splatterfilteret 130 i fig. 1, når det påtrykkes signaler ifølge fig. 2, og

fig. 4 viser typiske bølgeformer for signalet fra splatterfilteret 130 i fig. 1, når det påtrykkes et firkantsignal.

Fig. 1 viser en radiosender 100 med en krets til styring av moduleringen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Senderen omfatter en mikrofon 110, en lavfrekvensforsterker 120, et splatterfilter 130, en

modulator 150, et oscillator- og senderkrets 180 og en

antenne 190. Mikrofonen 110, splatterfilteret 130,

modulatoren 150 og oscillator- og senderkretsen 180 er konvensjonelle kretser for bruk i frekvensmodulerte radioer, jfr. for eksempel det som er kjent fra Motorola Instruction Manual 68P81043E45, ("SYNTOR Two-Way FM Radio" Motorola Service Publication, 1980). Vedrørende

konvensjonell FM-modulasjonsteknikk kan henvises til "Information Transmission, Modulation and Noise" av Mischa Schwartz (McGraw-Hill Book Co., Inc. 1959, side 111-141).

Lavfrekvente signaler fra mikrofonen 110 påtrykkes forsterkeren 120, som gir en forutbestemt forsterkning. Forsterkeren 120 har en flat kakteristikk i lavfrekvens-området, typisk 300-3000 Hz i radiokommunikasjonssystemer.

De forsterkede lavfrekvenssignaler påtrykkes splatterfilteret 130, som demper høyfrekvente signaler. Splatterfilteret er typisk et lavpassfilter, som med skarp avskjæring demper signaler med en frekvens som er større enn 3000 Hz. Slike høyfrekvente signaler skal dempes, da de ellers ville medføre en båndbredde av det utsendte signal som overstiger det som fastlagt av Federal Communications Commission (USA).

Lavfrekvente signaler fra splatterf ilteret 1.30 påtrykkes via et potensiometer 140 modulatoren 150. Potensiometeret 140 tjener til innreguler ing av det

utsendte signals modulasjon. Til denne innregulering i overensstemmelse med myndighetskrav påtrykkes forsterkeren

120 typisk,et 1000 Hz signal med tilstrekkelig amplitude

til at forsterkeren "drives.-til klipning som antydet i -fig.

2. Når dette er .tilfelle, innstilles potensiometeret 140". på

en slik måte atrdet utsendte.signals spisspenninger ikke

overstiger de foreskrevne grenser. Den i nevnte Motorola Manual 68P81043E45 omhandlede FM-sender har for eksempel en bOOO Hz modulasjonsgrense.

I denne foretrukne utførelsesform for styrekretsen ifølge oppfinnelsen omfatter lavfrekvensforsterkeren 120 en sedvanlig operasjonsforsterker 160 og et fasedifferensfilter 170, som er anbragt mellom operasjonsforsterkerens utgang og en tilbakekoblingsmotstand 161. Mikrofonsignalene påtrykkes operasjonsforsterkeren 160 via en kondensator 168 og en inngangsmotstand 162. Operasjonsforsterkerens 160 spenningsforsterkning bestemmes i det vesentlige av forholdet mellom tilbakekoblingsmotstanden 161 og inngangsmotstanden 162. Operasjonsforsterkeren 160 er forspent med den halve forsyningsspenning +V ved hjelp av en spenningsdeler bestående av to serieforbundne motstander 163 og 165. Er såvel positiv som negativ forsyningsspenning til rådighet, kan spenningsdelermotstandene 163, 165 og en kondensator 164 i parallell med motstanden 165 utelates, idet operasjonsforsterkerens 160 positive inngang forbindes direkte til jord. Forspenningen fra motstandene 163, 165 filtreres av kondensatoren 164 og påtrykkes også en utgangsmotstand 166 via en motstand 167. Disse to mot-standet 166, 167 utgjør en spenningsdeler som reduserer spiss-til-spisspenningen fra forsterkerens 120 utgang til et for splatterfilteret 130 akseptabelt nivå. De elektriske egenskaper ved en forsterker med en operasjonsforsterker kjennes eksempelvis fra "Analog Computer Techniques" av Clarence L. Johnson (McGraw-Hill Book Company, Inc., 1963).

Ifølge den foreliggende oppfinnelse består filteret 170 av motstander 171 og 173 samt en kondensator 172, som alle inngår i operasjonsforsterkerens 160 tilbakekoblings-sløyfe. Filteret 170 har ingen virkning på det forsterkede utgangssignal før operasjonsforsterkeren 160 drives til klipning. Til da er filterets virkning eliminert, fordi filteret inngår i tilbakekoblingssløyfen med motstanden 161. Når operasjonsforsterkeren 160 drives til klipning, påvirkes utgangssignalet ikke lenger av tilbakekoblingen, men til gjengjeld påvirkes det av filteret 170.

Filteret 170 endrer såvel fase som amplitude av de harmoniske signaler, slik at det skjer en avrunding av det klippede utgangssignals forreste hjørner 201-204, som vist i fig. 2. Som vist i fig. 3 vil utgangssignalet fra splatterfilteret 130 ikke overstige spiss-til-spissspenningene når filteret 130 påtrykkes den i fig. 2 viste bølgeform, slik som det er tilfellet - jfr. fig. 4 - hvis filteret 130 påtrykkes et firkantsignal. Potensiometeret 140 skulle, for å ta hensyn til det i fig. 4 viste utgangssignal, innstilles til å gi større dempning enn når det er snakk om det i fig. 3 viste utgangssignal fra splatterfilteret 130. Da utgangssignalet fra splatterfilteret ifølge fig. 3 ikke har oversving, er den gjennomsnittlige modulasjonssignaleffekt forøket over det som var mulig ved hittil kjent teknikk. Empiriske målinger viser at forøkelsen er 2,1 dB eller 64 % når den anviste krets benyttes i en FM-radio med et maksimalt utsving på 5000 Hz.

De faktiske verdier for komponentene 171, 172 og 173 i filteret 170 avhenger av det brukte splatterfilters 130 elektriske egenskaper. For en FM-radio med en spenningsforsyning +V på 13,6 V er omtrentlige komponentverdier for forsterkeren 120 vist i tabell 1. Kn slik forsterker har en lav signalforsterkning på omkring 12.

Den anviste styrekrets gir som nevnt en vesentlig forøkelse av middeleffekten av sendemodulasjonssignalet. Kretsen kan brukes i såvel amplitude- som frekvensmodulerte radiosendere til forbedring av signalegenskapene. Da signalstøyforholdet økes ved bruk av den anviste krets, blir radiokommunikasjonens forståelighet vesentlig forbedret.

Claims (5)

1. Krets fot styring av moduleringen av en radiosender med audiosignaler fra en signalgiver (110), hvilken krets omfatter lavfrekvensforsterker (160), som påtrykkes det lavfrekvente signal, en modulator (ISO), som påtrykkes forsterkerens (160) utgangssignal, og en oscillator- og sendekrets (180), som påtrykkes modulatorens (ISO) utgangssignal, hvor lavfrekvensforsterkerens (160) inngang er tilkoplet inngangsimpedanser (162, 161), hvorav den første er forbundet med signalgiveren (110) og den andre er forbundet med ei tilbakekoblingssløyfe, hvis andre ende er forbundet med modulatoren (ISO), karakterisert ved at det i tilbakekoblings sløyfa er innskutt en filterkrets (170) med inngang fra forsterkeren (160) og med utgang til den andre inngangsmotstanden (161) og til modulatoren (ISO), idet dette filteret er utformet for å gi faseskifte.

2. Krets i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en frekvensavhengig dempekrets (130) er innskutt med en inngang forbundet, tit. filterkretsens (170) utgang, og en utgang forbundet: til modulatoren (ISO).

3. Krets i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at forsterkeren er en operasjonsforsterker (160).

4. Krets i samsvar med krav i-3, karakterisert ved at filterkretsen (17 0) i tillegg til et organ for å faseskifte signal fra forsterkerkretsen (160) omfatter et organ for å dempe signalene fra forsterkeren.

5. Krets i samsvar med krav 4, karakterisert ved at det faseskiftende organet omfatter en kapasitiv impedans (172) og at det dempende organet omfatter en resistiv impedans (171).