DE2608388C3 - Equalizer for the slope of the differential gain of an FM radio relay system - Google Patents
Equalizer for the slope of the differential gain of an FM radio relay systemInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Entzerrer für die differentielle Verstärkung eines FM-Richtfunksystems, wobei das Hauptsignal mit dem gleichen, zeitlich verzögerten und verkleinerten Signal überlagert wi, i. Die differentielle Verstärkung (Differential Gain — DG) ist dabei definiert als Pegeländerung eines Meßsignals am Basisbandausgang eines FM-Demodulators abhängig von der ZF-Frequenz eines mil diesem Meßsignal FM-modulierttn Trägers.The invention relates to an equalizer for the differential amplification of an FM radio relay system, the main signal being superimposed with the same, time-delayed and reduced signal wi, i. The differential gain (differential gain - DG) is defined as the change in level of a measurement signal at the baseband output of an FM demodulator as a function of the IF frequency of a carrier that is FM-modulated with this measurement signal.
Dänipfungsverzerningen ur.d Laufzeitverzerrungen können allein oder zusammen mit AM-PM Umset/uiig zu Verzerrungen der differeniicllen Verstärkung fühl cn, ohne daß dies an den Dämpfungs- oder Laufzeilkurven erkennbar ist, da im Laufe des Signalweges auch Richtlineare Vierpole eingefügt sind, z. B. ZF-Begrenzcr oder Wanderfeldverstärker. Deshalb ist eine Einebnung der Dämpfungs- und Laufzeitverzerrungen auf der Empfangsseite nicht ausreichend, um ein genügend kleines Intermodulationsgeräusch zu erreichen. Es wird zusätzlich noch ein Entzerrer benötigt, der wenigstens Schräglagen der differentiellen Verstärkungskurven auszugleichen gestattet.Dänipfungsverzerningen ur.d runtime distortions can be implemented alone or together with AM-PM to distortions of the differential amplification feel, without this being recognizable from the attenuation or running line curves, since also in the course of the signal path Directional quadrupoles are inserted, e.g. B. IF -limiter or traveling field amplifier. Therefore it is a leveling the attenuation and transit time distortion on the receiving side is insufficient to generate a sufficient to achieve small intermodulation noise. An equalizer is also required, which is at least Allowed to compensate for inclinations of the differential gain curves.
Durch den Aufsatz »IF Variable Equalizers for FM Microwave Radio Links« von Shiki, Koyama und Kurokawa, erschienen in IEEE Transactions on Communications, Vol. Coni-22, No. 7, July 1974, S. 941 bis 951, ist es bekannt, durch eine parabelförmige Laufzeitverzerrung und ein nichtlinearcs Glied mit einstellbarer AM-PM-Umset/.ung eine variable DG-Schräglagb zu erzeugen. Nachteilig ist dabei jedoch, daß die Drehung nur in einer Richtung erfolgt und ein relativThrough the article "IF Variable Equalizers for FM Microwave Radio Links" by Shiki, Koyama and Kurokawa, published in IEEE Transactions on Communications, Vol. Coni-22, No. 7, July 1974, p. 941 to 951, it is known to have a parabolic delay time distortion and a non-linear element adjustable AM-PM implementation to generate a variable DG inclination. However, it is disadvantageous that the rotation is only one direction and one relative
großer Aufwand erforderlich ist.great effort is required.
Aus der DE-OS 20 30 723 ist eine Schaltungsanordnung zur Entzerrung der Amplitude durch Kompensation für breitbandige Übertragungssysteme der efektrischen Nachrichtentechnik mit Frequenzmodulation bekannt, bei der im Zwischenfrequenzzweig ein Kabel (L) zwischengeschaltet ist, wie es als solches auch beim Anmeldungsgegenstand vorgesehen ist, dessen elektrische Länge einem von der Größe des Frequenzhubes abhängigen Vielfachen der Betriebswellenlänge (Ä) der Zwischenfrequenz beträgt und der ein der Größe der Verzerrung entsprechend bemessener Widerstand (R) parallelgeschaltet ist. Eine solche lösung erfordert ein verhältnismäßig langes Kabel (L) und zusätzliche Verbindungsmittel zum Widerstand R. Eine Änderung der Entzerrungsrichtung ist nur durch Änderung der Kabellänge möglich.From DE-OS 20 30 723 a circuit arrangement for equalizing the amplitude by compensation for broadband transmission systems of electrical communications technology with frequency modulation is known, in which a cable (L) is interposed in the intermediate frequency branch, as is provided as such in the subject of the application electrical length is a multiple of the operating wavelength (λ) of the intermediate frequency, which is dependent on the size of the frequency deviation , and to which a resistor (R) dimensioned according to the magnitude of the distortion is connected in parallel. Such a solution requires a relatively long cable (L) and additional connection means to the resistor R. A change in the equalization direction is only possible by changing the cable length.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Entzerrer zu schaffen, mit dem Schräglagen der differentiellen Verstärkungskurven in einfacher Weise ausgeglichen werden können.The invention is based on the object of creating an equalizer with the inclination of the differential gain curves can be compensated in a simple manner.
Diese Aufgabe wird bei einem Entzerrer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in an equalizer according to the preamble of claim 1 solved according to the characterizing features of claim 1.
Das Kabel kann dabei in vorteilhafter Weise von einem vorhandenen, entsprechend verlängerten Verbindungskabel zwischen zwei Baugruppen des Richtfunksystems gebildet werden, wodurch sich eine erhebliche Vereinfachung des Schaltungsaufbaus ergibt.The cable can advantageously be replaced by an existing, correspondingly lengthened connecting cable are formed between two assemblies of the radio relay system, whereby a considerable Simplification of the circuit structure results.
Ferner ist vorgesehen, daß dem Kabel ein Widerstandsnetzwerk vorgeschaltet ist, bestehend aus einem Potentiometer im Längszweig und einem an den Abgriff des Potentiometers geführten ohmschen Widerstand im Querzweig. Dadurch wird bewirkt, daß sich durch Änderung eines einzigen Abgleichelementes der Reflexionsfaktor stark ändert, daß aber die Dämpfung in Bandmitte praktisch konstant bleibt.It is also provided that the cable is preceded by a resistor network consisting of a Potentiometer in the series branch and an ohmic resistance led to the tap of the potentiometer in Cross branch. This has the effect that the reflection factor is changed by changing a single adjustment element changes greatly, but the attenuation in the middle of the band remains practically constant.
Durch einen dem Widerstandsnerzwerk ausgangsseitig parallelgeschalteten einstellbaren Kondensator lassen sich in vorteilhafter Weise Streuinduktivitaten des Potentiometers und des Querwiderstandes kompensieren. By means of an adjustable capacitor connected in parallel to the resistor network on the output side leakage inductances of the potentiometer and the transverse resistance can be compensated for in an advantageous manner.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen naher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in greater detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures explained. It shows
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Enizerrerschaliung mit einem Kabel im Signalweg,Fig. 1 is a basic circuit diagram of the Enizerrerschaliung with a cable in the signal path,
Fig. 2 ein Prinzipschallbild lier Entzerrerschaltung mit einem Kabel im Signalweg und dem Speisenetzwerk undFig. 2 is a schematic diagram of the equalization circuit with a cable in the signal path and the feed network and
F ig. 3 die Variation der differentiellen Verstärkung durch Ändern der Potentiometereinstellung.Fig. 3 the variation of the differential gain by changing the potentiometer setting.
Indem Schaltbild nach Fig. 1 ist mit G der Generator der Speiseschaltung mit der Spannung U0 bezeichnet, mit R 1 der V/iderstand in der Speiseschaltung und mit RI ein empfangsseiliger Widerstand. Zwischen den Klemmen 1 und 2 der Speiseschaltung und den Klemmen 3 und 4 des Widersiandes Rl ist ein Kabel K der elektrischen Länge 1E und vom Wellenwiderstand Z0 eingeschaltet. Mittels dieses Kabels, das an beiden Enden fehlabgeschlossen ist, wird ein dem Hauptsignal überlagertes, gegenüber diesem zeitlich verzögertes und verkleinertes Signal erzeugt. Dadurch entstehen Dämpfungsverzerrungen, Laufzeitverzerrungen und Verzerrungen der differentiellen Verstärkung. Durch Änderung der Amplitude des verzögerten Signals können die Verzerrungen der differentiellen Verstär-In the circuit diagram according to FIG. 1, G denotes the generator of the supply circuit with the voltage U 0 , R 1 denotes the V / resistance in the supply circuit and RI denotes a resistance on the receiving side. Between the terminals 1 and 2 of the supply circuit and the terminals 3 and 4 of the resistor Rl, a cable K of electrical length 1 E and from the characteristic impedance Z 0 is connected . By means of this cable, which is incorrectly terminated at both ends, a signal is generated that is superimposed on the main signal, is delayed in terms of time and is reduced in size. This results in attenuation distortion, delay time distortion and distortion of the differential gain. By changing the amplitude of the delayed signal, the distortion of the differential amplification
kung geändert werden.can be changed.
Die Wirkungsweise der Schallung wird nachfolgend näher erläutert: Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Größe des Reflexionsfaktors nur von dem Verhältnis der Abschlußwif'ersländc /um Wellenwiderstand bestimmt wird. Der Generator C mit der Spannung Uo erzeugt am Eingang des Kabels K eine Welle mit der SpannungThe mode of operation of the sound system is explained in more detail below: It is assumed here that the size of the reflection factor is only determined by the ratio of the termination difference to the wave resistance. The generator C with the voltage Uo generates a wave with the voltage at the input of the cable K
(D(D
RIRI
wobei Zq der Wellenwiderstand des Kabels ist.
Annahme eines verlustlosen Kabels beträgt
Wellensp2nnung am Ausgang des Kabelswhere Zq is the characteristic impedance of the cable.
Assuming a lossless cable is
Shaft tension at the output of the cable
Bei dieAt the
Uni = Ur.Uni = Ur.
(2)(2)
wobei die Laufzeit des Kabels To - — ist mit q> alswhere the running time of the cable To - - is with q> than
Lichtgeschwindigkeit. Am Widerstand R2 wird die Welle teilweise absorbiert und teilweise reflektiert Für die absorbierte Wellenspannung giltSpeed of Light. The wave is partially absorbed and partially reflected at resistor R2 . The following applies for the absorbed wave voltage
U21;=U 21 ; =
Z02Z 0 2
= UG2(l - r2) = U G2 (l - r 2 )
(3)(3)
ri = T-, r i = T-,
- m2 - m 2
f m2 f m 2
L'nter Vernachlässigung weiterer Reflexionen be-Irägl die Spannung am Widerstund R1 If further reflections are neglected, the voltage at the resistor R 1 increases
U1 = U2 e 4 U2 RR. <6) U 1 = U 2 e 4 U 2 RR . <6)
Setzt man für U20 und U2 RR die Werte aus Gleichung (3) und (5) ein, so ergibt sichIf the values from equations (3) and (5) are used for U 20 and U 2 RR, the result is
1010
wobei r, der vom Kabel her gesehene Reflexionsfaktor ist, für den gilt:where r is the reflection factor seen from the cable is for which the following applies:
U2 = U02 (1 - r2) + URR2 (1 und daraus U 2 = U 02 (1 - r 2 ) + U RR2 (1 and from it
»h = »H =
Rl Z0 Rl Z 0
Die reflektierte Welle Vm= -T2-Uc2 läuft zum Eingang des Kabels zurück und wird dort ein zweites Mal reflektiert. Am Ausgang des Kabels hat sie dann die SpannungThe reflected wave Vm = -T 2 -Uc 2 runs back to the entrance of the cable and is reflected there a second time. It then has the voltage at the output of the cable
= τ, · T2 · IZ0 = τ, · T 2 · IZ 0
(4)(4)
Für die im Widersland R2 absorbierte reflektierte Welk· giltFor the reflected wilt absorbed in the contradiction R 2 applies
= (I +T1)(I-r2)(I= (I + T 1 ) (Ir 2 ) (I.
(8)(8th)
Das Kabel liefert also, überlagert zum Hauptsigna!, ein um die doppelte Kabellaufzeit verzögertes Signal, das um das Produkt der Reflexionsfaktoren verkleinert isL Für r\ ■ r2<\ erhält man für den absoluten Betrag mit guter NäherungThe cable thus delivers, superimposed on the main signal !, a signal delayed by twice the cable running time, which is reduced by the product of the reflection factors. For r \ ■ r 2 <\ , the absolute value is obtained with a good approximation
= (l + T1) (1 - r2) (1 + T1 r2 cos 2 T0.-,).= (l + T 1 ) (1 - r 2 ) (1 + T 1 r 2 cos 2 T 0 .-,).
Die Kabellänge wird dabei so gewählt, daß die entstehenden Dämpfungsverzerrungen am Ausgang des Kabels mit guter Näherung einer Sinusfunktion entsprechen, deren Nulldurchgang in Bandmitte liegt und deren Periode so groß ist, daß das zu entzerrende Frequenzband in den annähernd geraden Teil der Sinusfunktion zu liegen kommt. Das heißt die Kabellänge /f wird so gewählt, daßThe cable length is chosen so that the resulting attenuation distortion at the output of the Cable correspond with a good approximation to a sine function, the zero crossing of which is in the middle of the band and the period of which is so large that the frequency band to be equalized falls into the approximately even part of the Sin function comes to rest. That is, the cable length / f is chosen so that
2to,„o = (2 /i — I) · -y-2t o , " o = (2 / i - I) · -y-
ist, wobeiis, where
— co - c o
"Ό = 2 -τ"Ό = 2 -τ
und /o die Bandmittenfrequenz, und η eine ganze, positive Zahl ist. Dann gilt für den absoluten Betragand / o is the band center frequency, and η is a positive integer. Then applies to the absolute amount
-=(1 + T1)(I-T2)[I +(-I)V1T2 sin 2 r0 1-4- = (1 + T 1 ) (IT 2 ) [I + (- I) V 1 T 2 sin 2 r 0 1-4
(10)
wobei Δω — ω - ωο gesetzt wurde.(10)
where Δω - ω - ωο was set.
Für die differentielle Verstärkung, die definiert ist als die auf den Phasenhub η bezogene Änderung des Phasenhubes δη, läßt sich berechnenThe differential gain, which is defined as the change in the phase deviation δη related to the phase deviation η , can be calculated
DG = —'■ = -(-I)" τ, T2 (I - cos 2 r0 mj · sin 2 T0 DG = - '■ = - (- I) "τ, T 2 (I - cos 2 r 0 mj · sin 2 T 0
wobei ω, — 2πί, und f, die Meßfrequenz der DG-Messung ist. Es entsteht somit gleichzeitig auch eine Sinuswelligkeit der differentiellen Verstärkung. Durch Variation des Reflexionsfaktors an einem Kabelende kann sowohl die Größe als auch das Vorzeichen der Sinuswelligkeit geändert werden.where ω, - 2πί, and f, is the measurement frequency of the DG measurement. A sinusoidal ripple of the differential amplification thus also arises at the same time. By varying the reflection factor at one end of the cable, both the size and the sign of the sine ripple can be changed.
Fig.2 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der sich durch Änderung eines einzigen Abgleiehelementes der Reflexionsfaktor stark ändert, die Dämnfune in Bandmitte2 shows an advantageous development of the arrangement according to the invention, in which Change of a single adjustment element, the reflection factor changes greatly, the dampening in mb
aber praktisch konstant bleibt. Dem Kabel AT ist hierbei ein Widerstandsnetzwerk vorgeschaltet, bestehend aus einem Potentiometer A3 im Längszweig und einem an den Abgriff des Potentiometers geführten ohmschen Widerstand R 5 im Querzweig. Die Speiseschaltung aus dem Generator G, dem lnnenwiderstand Zo und dem vorstehend bezeichneten Widerstandsnetzwerk hat einen variablen Quellwiderstandbut remains practically constant. A resistor network is connected upstream of the cable AT, consisting of a potentiometer A3 in the series branch and an ohmic resistance R 5 in the shunt branch which is led to the tap of the potentiometer. The feed circuit comprising the generator G, the internal resistance Zo and the resistor network described above has a variable source resistance
R R - R^ RdR R - R ^ Rd
R0, RQ-R3-R4R 0 , R Q -R3-R4
und einen weitgehend konstanten Ausgangspegel, wenn A3 und R5 entsprechend gewählt werden, nämlich so, daß die Reflexionsfaktoren bei den Endstellungen des Potentiometers etwa umgekehrt gleich werden rn = - Γη- Daraus ergibt sich für die Stehwellenverhältnisseand a largely constant output level if A3 and R5 are selected accordingly, namely in such a way that the reflection factors at the end positions of the potentiometer are approximately the same in reverse rn = - Γη- This results in the standing wave ratios
'"ti = ί'"ti = ί
mI2 m I2
gleichzeitig eiltat the same time rushes
'2 Z0 ' 2 Z 0
wobei Rq\ und Rq2 die Quellwiderstände bei den ■" Endsteilungen des Potentiometers sind. Die erfindungsgemäße Ausführung der Speiseschaltung ergibt eine große Änderung des Reflexionsfaktors bei relativ kleiner und im Betrieb vernachlässigbarer Dämpfungsänderung. Von der Größe des Produktes der Reflexions- -»ιι faktoren n/i hängt aber auch die maximal erreichbare Schräglage der differentiellen Verstärkungskurve ab. Ein dem Widerstandsnetzwerk ausgangsseitig parallelgeschalteter Trimmer C dient zur Kompensation der Streuinduktivitäten des Potentiometers A3 und des Querwiderstandes R 5. Er ermöglicht außerdem eine exakte Einstellung des Quellwiderstandes Rq auf den Wellenwiderstand Zo zusammen mit der richtigen Einstellung des Teilwiderstand.es A4 des Potentiometers R 3. F i g. 3 zeigt die differentielle Verstärkung -^- alswhere Rq1 and Rq2 are the source resistances at the end divisions of the potentiometer. The inventive design of the feed circuit results in a large change in the reflection factor with a relatively small and negligible change in attenuation during operation. The size of the product of the reflection factors n / but i also depends on the maximum achievable angle of the differential gain curve from. a resistor network on the output side in parallel trimmer C is used to compensate the leakage inductance of the potentiometer A3 and the lateral resistance R 5. It also allows an exact setting of the source resistance R q to the characteristic impedance Zo together with the correct setting of the partial resistance A4 of the potentiometer R 3. Fig. 3 shows the differential gain - ^ - as
Funktion von Δίίΰτ verschiedene Werte des Teilwiderstandes A4 des Potentiometers A3 und damit verschiedene Werte des Reflexionsfaktors rt. Aus der Kurvenschar erkennt man, daß die Welligkeit bei minimalem und maximalem Wert des Teilwiderstandes Λ 4 (der Teilwiderstand ist beim betrachteten Schaltungsaufbau variabel zwischen 0 und 47Ω), also den beiden Endstellungen des Potentiometers A3, am «· größten istFunction of Δίίΰτ different values of the partial resistance A4 of the potentiometer A3 and thus different values of the reflection factor r t . The family of curves shows that the ripple is greatest at the minimum and maximum value of the partial resistance Λ 4 (the partial resistance is variable between 0 and 47Ω in the circuit structure under consideration), i.e. the two end positions of the potentiometer A3
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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