Opis patentowy opublikowano: 28.02.1985 CZYIELNIA U »du Patentowego • fc»< • Int. O.3 H03B 21/02 H04J 1/06 Twórcywynalazku: Gyula Boglar, Gyórgy Molnar Uprawniony z patentu: Telefongyar, Budapeszt (Wegry) Syntetyzer czestotliwosci do wytwarzania sygnalów pilotów oraz nosnych pomocniczych Wynalazek dotyczy wytwarzania sygnalów pilotów oraz nosnych pomocniczych, a bardziej dokladnie syntetyzerów czestotliwosci, zawierajacych syntetyzer pomocniczy, wytwarzajacy na swoim wyjsciu sygnaly pomocnicze, i co najmniej jeden syntetyzer sygnalowy, który na swoim pierwszym wyjsciu wytwarza sygnaly - piloty, a na swoim drugim wyjsciu — sygnaly nosnej pomocniczej o czestotliwosci rózniacej sie od czestotliwosci pilota o 12,08 kHz, w którym to syntetyzerze $yntetyzery obu typów majace polaczone ze soba pierwsze wej¬ scia, do których doprowadzany jest sygnal podstawowy, zawieraja filtr pasmowy, modulatory, wzmacniacz oraz korzystnie dzielnik czestotliwosci, a drugie wejscie syntetyzera sygnalowego polaczone jest z wyjsciem syntety- zera pomocniczego. Syntetyzer czestotliwosci wedlug wynalazku wytwarza sygnaly piloty i nosne pomocnicze o parametrach odpowiadajacych wymaganiom okreslonym w zaleceniach CCITT.W celu zapewnienia niezaklóconego dzialania urzadzen telekomunikacyjnych wykorzystywane sa sygnaly- piloty i nosne pomocnicze o odpowiednich czestotliwosciach. Sygnaly te maja rózne czestotliwosci i generowane sa zazwyczaj dwoma sposobami. Pierwszy sposób polega na generowaniu wszystkich potrzebnych czestotliwosci osobno, za pomoca osobnych generatorów. Przy wykorzystaniu tego sposobu niedogodnoscia jest koniecznosc przeprowadzenia czestych pomiarów czestotliwosci generowanych przez poszczególne generatory.Wedlug drugiego sposobu potrzebne czestotliwosci sa syntetyzowane poprzez przetwarzanie sygnalu o okreslonej czestotliwosci podstawowej. Syntetyzowanie wymaga, co prawda, bardziej skomplikowanych ukla¬ dów, niz przy wykorzystaniu pierwszego sposobu, jednakze w tym sposobie tylko czestotliwosc podstawowa wymaga kontroli. Uklady stosowane przy realizacji tego sposobu zawieraja zazwyczaj dzielniki, mnozniki oraz modulatory czestotliwosci, ponadto filtry pasmowe i wzmacniacze.Jeden ze znanych syntetyzerów czestotliwosci jest opisany na przyklad w opisie patentowym RFN nr 1260546. Urzadzenie to wytwarza potrzebne czestotliwosci 40, 48, 60, 72, 100, 114, 300, 420 oraz 496 za pomoca sygnalu podstawowego o czestotliwosci 12 kHz na drodze syntezy czestotliwosci. Sygnaly o tych czestotliwosciach generowane sa w róznych grupach i dopiero na ich podstawie dokonuje sie syntetyzowania sygnalów-pilotów i nosnych pomocniczych o wymaganych czestotliwosciach. Stosowane obwody charakteryzuja2 125237 sie zlozona struktura i to samo dotyczy jednostki generujacej sygnal podstawowy. Wskutek skomplikowanej struktury wysokie sa koszty wytwarzania syntetyzera czestotliwosci, który wymaga ponadto stalej kontroli dla zapewnienia sprawnosci, i dlatego urzadzenia tego rodzaju stosowane sajedynie na wiekszych obiektach telekom¬ unikacyjnych.Celem wynalazku jest skonstruowanie syntetyzera czestotliwosci, zapewniajacego generowanie sygnalów pilotów i nosnych pomocniczych o potrzebnych czestotliwosciach 84,08 kHz, 84,14 kHz oraz 104,08 kHz za pomoca mozliwie najmniejszej liczby ukladów podstawowych o nieskomplikowanej budowie.Podstawa proponowanego wynalazku jest zalozenie, ze stosujac sygnal podstawowy o czestotliwosci skla¬ dowej podstawowej 8 kHz i oraz jego harmoniczne wyzszego rzedu, korzystnie nieparzystych, mozna droga modulacji wstepnej generowac sygnal pomocniczy o czestotliwosci 12,08 kHz, za pomoca którego przy wyko¬ rzystaniu sygnalu podstawowego mozna uzyskac sygnaly piloty i nosne pomocnicze o potrzebnych czestotliwo¬ sciach przy zastosowaniu stosunkowo prostych obwodów. Mozna osiagnac dalsze uproszczenie struktury, jezeli w urzadzeniu zastosuje sie osobne uklady do generowania sygnalu pilotu o okreslonej czestotliwosci wraz z sygnalem nosnej pomocniczej o odpowiedniej czestotliwosci. Mozna znacznie uproscic budowe filtrów pasmo¬ wych przy zapewnieniu parzystego stosunku czestotliwosci na wejsciu i wyjsciu dzielników. Korzystne jest po¬ nadto wykorzystanie takich czestotliwosci posrednich, które gwarantuja, ze produkty znieksztalcen intermodula- cyjnych powstajacych w procesach modulacji, nie beda znajdowac sie w poblizu czestotliwosci sygnalów uzy¬ tecznych. - „ Wytyczony cel zostal osiagniety poprzez opracowanie syntetyzera czestotliwosci do generowania sygnalów pilotów i nosnych pomocniczych, zawierajacego syntetyzer pomocniczy wytwarzajacy na swoim wyjsciu sygnaly pomocnicze i co najmniej jeden syntetyzer sygnalowy generujacy na jednym wyjsciu sygnal pilot, a na drugim wyjsciu sygnal nosnej pomocniczej o czestotliwosci mniejszej od czestotliwosci pilota o 12,08 kHz, gdzie oba syntetyzery maja polaczone ze soba pierwsze wejscia, do których doprowadzane sa sygnaly podstawowe, zawie¬ raja filtr pasmowy, modulatory, wzmacniacz oraz korzystnie dzielnik czestotliwosci, a drugie wejscie syntetyzera sygnalowego polaczone jest z wyjsciem syntetyzera pomocniczego. Wedlug wynalazku w syntetyzerze pomocni¬ czym sa polaczone wspólnie do jego wejscia dwa wejsciowe filtry pasmowe wybierajace sygnal o czestotliwosci 104 kHz i 168 kHz ze skladajacego sie ze skladowej podstawowej o czestotliwosci 8 kHz i zjej nieparzystych harmonicznych sygnalu podstawowego, punkty wyjsciowe wejsciowych filtrów pasmowych sa polaczone z ob¬ wodem wytwarzajacym sygnal pomocniczy o czestotliwosci 12,08 kHz uzyskiwany na wyjsciu syntetyzera po¬ mocniczego, a syntetyzer sygnalowy zawiera obwód filtrujacy generujacy sygnal nosnej pomocniczej z sygnalu podstawowego i obwód syntetyzujacy generujacy sygnal pilotu o czestotliwosci 84,08 kHz lub 84,14 kHz lub 104,08 kHz. Przy tym obwód filtrujacy zawiera filtr pasmowy. Jego wejscie podlaczone jest do pierwszego wejscia syntetyzera sygnalowego, a jego wyjscie - do wyjscia syntetyzera sygnalowego dla sygnalu nosnej pomocniczej a wejscie obwodu syntezujacego polaczone jest z drugim wejsciem syntetyzera sygnalowego. Ob¬ wód syntetyzujacy zawiera modulator, którego wejscie podlaczone jest do drugiego wejscia, a inne wejscie do wyjscia obwodu filtrujacego, przy czym obwód syntetyzujacy wlaczony jest miedzy wyjsciem modulatora a pier¬ wszym wyjsciem syntetyzera sygnalowego.Dla osiagniecia wyznaczonego celu korzystnie jest wykonanie urzadzenia wedlug wynalazku, w którym wejsciowy filtr pasmowy syntetyzera sygnalowego 84,08 kHz strojony jest na czestotliwosc 72 kHz, syntetyzera sygnalów 84,14 kHz na czestotliwosc 168 kHz, a syntetyzera sygnalów 104,08 kHz na czestotliwosc 184 kHz.Równiez korzystne jest, jezeli stosunek czestotliwosci na wejsciu i wyjsciu dzielników czestotliwosci jest liczba parzysta.Syntetyzer czestotliwosci wedlug wynalazku moze miec budowe modulowa, przy zastosowaniu minimal¬ nej liczby elementów ukladowych, a stosowane obwody moga charakteryzowac sie prostota struktury. Kon¬ strukcja modulowa znacznie upraszcza produkcje i eksploatacje, poniewaz poszczególne syntetyzery sygnalowe moga byc wymieniane, odlaczane, co nie wplywa na dzialanie innych syntetyzerów sygnalowych.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladzie wykonania na podstawie zalaczonego rysunku, na którym przedstawiony jest schemat blokowy syntetyzera czestotliwosci wedlug wynalazku.Do wejscia 43 syntetyzera pomocniczego I, stanowiacego wejscie urzadzenia wedlug wynalazku, przylaczo¬ ny jest generator harmoniczny 1, wytwarzajacy sygnal podstawowy skladajacy sie z harmonicznej podstawowej o czestotliwosci 8 kHz i z jej nieparzystych harmonicznych wyzszego rzedu. Do wyjscia 42 syntetyzera pomocni¬ czego I przylaczone jest wejscie 47 syntetyzera sygnalów II, wejscie 48 syntetyzera sygnalowego III, oraz wejscie drugie 49 syntetyzera sygnalowego IV. Do wejsc 44,45 i 46 syntetyzerów sygnalów II, III lub IV podawany jest sygnal podstawowy z generatora harmonicznych 1. Syntetyzer pomocniczy I wytwarza sygnal pomocniczy o czestotliwosci 12,08 kHz na wyjsciu 42. Syntetyzery sygnalowe II, III i IV wytwarzaja na podstawie sygnalu125237 3 pomocniczego i sygnalu podstawowego sygnaly piloty o czestotliwosci 84,04 kHz, 84,14 kHz i 104,08 kHz na wyjsciach odpowiednio 36, 38 i 40, oraz sygnaly nosnych pomocniczych o czestotliwosci 72,00 kHz, 72,06 kHz i 92,00 kHz na wyjsciach odpowiednio 37, 39 i 41.Wejscie 43 sygnalu podstawowego syntetyzera pomocniczego I jest polaczone z dwoma obwodami szerego¬ wymi, w których realizowane jest przetwarzanie sygnalów. Na wejsciu pierwszego obwodu zalaczony jest wej¬ sciowy filtr pasmowy 2, którego wyjscie polaczone jest z dzielnikiem czestotliwosci 3. Wejsciowy filtr pasmowy 2 wybiera czestotliwosc 168 kHz, która dzielona jest w stosunku 1/10 przez dzielnik 3. Dzielnik czestotliwosci 3 polaczony jest przez filtr pasmowy 4 zestrojony na 16,8 kHz z jednym z wejsc modulatora 5. Modulator 5 jest polaczony z filtrem pasmowym 6 strojony na 120,8 kHz, który, z kolei jest polaczony z dzielnikiem czestotli¬ wosci 7 o stosunku podzialu 1/10. Nastepnie zalaczony jest filtr pasmowy 8 strojony na 12,8 kHz oraz wzmac¬ niacz 10, którego wyjscie polaczone jest z wyjsciem 42 syntetyzera pomocniczego I. Wyjscie drugiego obwodu, zawierajacego tylko wejsciowy filtr pasmowy 9 i polaczony z nim wzmacniacz 11, jest podlaczone do drugiego wejscia modulatora 5.Poniewaz sygnal podstawowy generowany przez generator harmonicznych 1 zawiera oprócz skladowej podstawowej jedynie nieparzyste harmoniczne czestotliwosci podstawowej 8 kHz, wejsciowe filtry pasmowe 2 i 9 moga miec prosta strukture. Stosunek czestotliwosci sygnalu wejsciowego do wyjsciowego dla dzielnika czesto¬ tliwosci 3 jest wartoscia parzysta, dlatego sygnal prostokatny uzyskiwany na wyjsciu dzielnika 3 odznacza sie stosunkiem nastawiania sygnalu/przerwa równym 1 :1. W praktyce oznacza to brak parzystych harmonicznych sygnalu 16,8 kHz w tym sygnale, co pozwala na wybór prostej struktury filtru pasmowego 4. Czestotliwosc dwóch sygnalów doprowadzonych do modulatora 5 jest taka, ze sposród produktów znieksztalcen intermodula- cyjnych zadna skladowa o duzym poziomie nie wystepuje w poblizu czestotliwosci sygnalu uzytecznego wyno¬ szacej 120,8 kHz, a wiec filtr pasmowy 6 moze byc zbudowany z malej liczby elementów. Równiez parzysta wartosc stosunku podzialu czestotliwosci dzielnika czestotliwosci 7 pozwala na wybór filtru pasmowego 8 o prostej budowie. Filtr pasmowy wytwarza sygnaly sinusoidalne na podstawie doprowadzonych prostokatnych i te sinudoidalne sygnaly sa po wzmocnieniu przez wzmacniacz 10 podawane do wyjscia 42 jako sygnal pomocni¬ czy o czestotliwosci 12,08 kHz.W syntetyzerze sygnalów II sygnal pomocniczy podany jest z wejscia 47 do jednego z wejsc modulatora 12, a sygnal podstawowy z wejscia 44 do wejsciowego filtru pasmowego 14, strojonego na 72 kHz. Sygnal otrzymany z wejsciowego filtru pasmowego 14 poddanyjest wzmocnieniu we wzmacniaczu 16, skad doprowadza sie do drugiego wejscia modulatora 12, oraz jako sygnal nosnej pomocniczej do wyjscia 37 syntetyzera sygnalo¬ wego II. Wyjscie modulatora 12 polaczone jest przez strojony na 84,08 kHz pasmowy filtr 13 oraz przez wzmac¬ niacz 15 z wyjsciem 36 syntetyzera sygnalowego II, bedacego wyjsciem sygnalu pilota o czestotliwosci 84,08 kHz. Dzieki odpowiedniemu dobraniu czestotliwosci skladowe zaklócajace sa odsuniete od sygnalu uzy¬ tecznego, a wiec od czestotliwosci 84,08 kHz i dlatego filtr pasmowy 13 nie musi miec zlozonej struktury.Syntetyzer sygnalów III zawiera trzy obwody szeregowe do przetwarzania sygnalów. Wejscia pierwszego i drugiego obwodów zasilane sa przez wejscie 48 syntetyzera sygnalów III sygnalem pomocniczym, a trzeci obwód otrzymuje przez wejscie 48 sygnal podstawowy. Wyjscie pierwszego obwodu zawierajacego modulator 17, filtr pasmowy 18 strojony na 84,14 kHz oraz wzmacniacz 19, stanowi wyjscie 38 syntetyzera sygnalowego III, na którym uzyskuje sie sygnaly piloty o czestotliwosci równej 84,14 kHz, a wyjscie drugiego obwodu, zawierajace¬ go dzielnik czestotliwosci 20 o stosunku podzialu 1/4, filtr pasmowy 21 strojony na 9,06 kHz, modulator 22, filtr pasmowy 23 strojony na 72,06 kHz oraz wzmacniacz 24 stanowi wyjscie 39 syntetyzera sygnalów III, na którym uzyskuje sie sygnal nosnej pomocniczej. Trzeci obwód dostarcza nosna o czestotliwosci 63 kHz do modulatora 22 drugiego obwodu. Obwód ten sklada sie z wejscia filtra pasmowego 25 zestrojonego na 168 kHz, z dzielnika czestotliwosci 26 o stosunku podzialu 1/8, z filtru pasmowego 27 strojonego na 63 kHz oraz z wzmacniacza 28. Sygnal pomocniczy o czestotliwosci 12,08 kHz, doprowadzany do wejscia 48 jest sygnalem wejsciowym dla modulatora 17 oraz dla dzielnika czestotliwosci 20. Dzilenik czestotliwosci 20 dzieli czestotli¬ wosc sygnalu w stosunku 1 :4, a filtr pasmowy 21 wybiera z otrzymanego z dzielnika sygnalu prostokatnego o czestotliwosci 3,02 kHz i stosunku 1 :1 trzecia jego harmoniczna, a wiec sygnal o czestotliwosci 9.06 kHz.Z uwagi na to, ze dzielnik czestotliwosci 20 dostarcza sygnal nie zawierajacy skladowych parzystych, filtr pasmowy 21 moze miec prosta budowe. Sposród produktów znieksztalcen intermodulacyjnych, wytwarzanych przez modulator 22 jedynie skladowa o czestotliwosci 81,12 kHz znajduje sie w poblizu sygnalu uzytecznego o czestotliwosci 72,06 kHz i dlatego filtr pasmowy 23 moze miec stosunkowo prosta budowe. W pierwszym obwodzie moze byc wytwarzany sygnal uzyteczny o czestotliwosci 84,14 kHz za pomoca stosunkowo prostego filtru pasmowego 18, poniewaz filtr ten musi stlumic jedynie skladowe o czestotliwosci 72,06 kHz oraz 59,98 kHz. Trzeci obwód wybiera sygnal o pozadanej czestotliwosci za pomoca wejsciowego filtru pasmowego4 125 237 25 strojonego na 168 kHz, a czestotliwosc tego sygnalu jest zmniejszona osmiokrotnie przez dzielnik czestotli¬ wosci 26. Filtr pasmowy 27 wybiera trzecia harmoniczna sygnalu prostokatnego o czestotliwosci 21 kHz uzyski¬ wanego na wyjsciu dzielnika czestotliwosci 26, a sygnal o czestotliwosci 63 kHz poddany wzmocnieniu we wzmacniaczu 28 z wyjscia filtru pasmowego 27 doprowadzany jest do modulatora 22 jako sygnal nosnej.Syntetyzer sygnalowy IV sklada sie z dwóch szeregowych obwodów. Pierwszy obwód zawiera modulator 29, filtr pasmowy 30, strojony na 104,08 kHz i wzmacniacz 31, przy czym wejscie modulatora 49 polaczone jest z wejsciem 49 syntetyzera sygnalów IV dla sygnalu pomocniczego, a jego wyjscie z wyjsciem 40 sygnalu pilotu o czestotliwosci 104,08 kHz. Drugi obwód otrzymuje przez wejscie 46 sygnal podstawowy, a jego wyjscie pola¬ czone jest z modulatorem 29 pierwszego obwodu oraz z wyjsciem 41 sygnalu nosnej o czestotliwosci 92,00 kHz.Obwód ten sklada sie z wejsciowego filtru pasmowego 32 strojonego na 184 kHz, z dzielnika czestotliwosci 33 o stosunku podzialu 1/2, z filtru pasmowego 34 strojonego na 92 kHz, oraz ze wzmacniacza 35.Sygnal o czestotliwosci 184 kHz wybierany przez wejsciowy filtr pasmowy 32 jest dzielony przez dzielnik czestotliwosci 33 w stosunku 1/2 i dlatego na jego wyjsciu pojawia sie sygnal prostokatny o stosunku sy¬ gnal/przerwa równym 1:1, który zawiera praktycznie jedynie nieparzyste harmoniczne. Z tego powodu filtr pasmowy 34 moze miec bardzo prosta budowe. Pojawiajacy sie na jego wyjsciu sygnal o czestotliwosci 92,00 kHz jest sygnalem sinusoidalnym, poniewaz zawiera jedynie skladowa podstawowa, która doprowadzana jest do wyjscia 41 jako sygnal nosnej, oraz do modulatora 29 pierwszego obwodu. Filtr pasmowy 30 przylaczony do wyjscia modulatora 29 powinien wykazac wieksze tlumienie jedynie przy czestotliwosci nosnej 92,00 kHz oraz przy czestotliwosci 79,92 kHz, poniewaz inne harmoniczne sa odsuniete od czestotliwosci uzytecznej tak, iz zapewnia sie automatycznie potrzebne ich wytlumienie.Syntetyzer czestotliwosci wedlug wynalazku moze byc skonstruowany z wykorzystaniem minimalnej licz¬ by elementów i stosowane w nim obwody moga miec prosta budowe. Na przyklad, z powodu parzystej wartosci stosunku podzialu czestotliwosci sygnaly pojawiajace sie na wyjsciu dzielników czestotliwosci zawieraja prak¬ tycznie tylko nieparzyste harmoniczne. Pozwala to na znaczne uproszczenie struktury filtrów, które moga skla¬ dac sie na przyklad z jednego obwodu rezonansowego zestrojonego na czestotliwosci skladowej podstawowej.Produkty procesu modulacji i sygnaly pomocnicze moga byc wybrane tak, aby produkty znieksztalcen intermo- dulacyjnych nie znajdowaly sie w poblizu czestotliwosci uzytecznych, co pozwala na znaczne uproszczenie filtrów. Sygnal podstawowy wytwarzany jest przez jeden generator harmonicznych dzieki czemu stabilnosc i dokladnosc wszystkich sygnalów wyjsciowych jest taka sama, jak stabilnosc i dokladnosc sygnalu podstawo¬ wego. Dalsza zaleta urzadzenia wedlug wynalazku jest fakt, ze w przeciwienstwie do znanych urzadzen sygnaly nosnych dla kanalów systemów telekomunikacyjnych nie sa wykorzystane do syntetyzowania sygnalów pilotów dzieki czemu w przypadku ustania sygnalów w kanalach sygnal - pilot jest w dalszym ciagu generowany, wskutek czego niezawodnosc dzialania systemu powaznie wzrasta.Budowa modulowa urzadzenia przyczynia sie takze do uproszczenia wytwarzania i eksploatacji, poniewaz poszczególne syntetyzery sygnalowe moga byc wymieniane, odlaczane, gdyz wymiana lub odlaczenie tych syntetyzerów nie zaklóca dzialania innych syntetyzerów sygnalowych urzadzenia. PL