DE1591075A1

DE1591075A1 - Seitenbandgenerator

Info

Publication number: DE1591075A1
Application number: DE1967C0043928
Authority: DE
Inventors: Paul Fombonne
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1966-11-24
Filing date: 1967-11-23
Publication date: 1970-08-20
Also published as: DE1591075B2; DE1591075C3; FR1508340A; US3555458A; GB1134540A

Description

CSF-COMPAGNIE GENERALE DE !ELEGRAPHIE SANS 47, rue Duraont d ¹UrViIIe, Paris/Frankreich

Seitenbandgenerator

Die Erfindung bezieht sich auf Seitenbandgeneratoren, d.h, auf Anordnungen, die bei Zuführung einer Hochfrequenz-Schwingung der Frequenz f und einer Niederfrequenzschwingung der Frequenz F zwei Frequenzen f + F und f - F liefern, welche die Seitenbänder darstellen, die erscheinen würden, wenn man die Hochfrequenzschwingung mit der Frequenz F amplitudenmodulieren würde.

Bei bestimmten Anwendungsfällen für solche Generatoren, beispielsweise bei den ILS-Systemen (Blindlandesystemen) kann es vorteilhaft sein, dass man über zwei Paare solcher Seitenbänder verfügt, deren Modulationssignale gegenseitig

Lei/Ba

um

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um 90° phasenverschoben sind, also:

cos (2Tft + f ) sin,
und (1)

cos (2T ft + f ) cos

Die bisher bekannten Seitenbandgeneratoren multiplizieren im allgemeinen die beiden durch jeden Ausdruck (1) dargestellten Signale miteinander. Diese Generatoren liefern im allgemeinen nur eine der beiden Schwingungen, welche durch die Ausdrücke (1) gegeben sind.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Seitenbandgenerators mit besonders einfachem Aufbau, der es ermöglicht, die beiden Schwingungen (1) gleichzeitig zu erhalten.

Der nach der Erfindung ausgeführte Seitenbandgenerator enthält eine Anordnung zur Lieferung eines ersten und eines zweiten Paares von Seitenbändern, welche den Amplitudenmodulationen einer Hochfrequenzsohwingung der Frequenz f mit einer frequenz P entsprechen, wobei das Modulationssignal des ersten Paares in Bezug auf das Modulationssignal des zweiten Paares um 90° phasenverschoben ist, mit einer Anordnung zur Lieferung der Energie der Trägersohwingung der Frequenz f und ist dadurch gekennzeichnet, dass Einriohtungen zur Aufteilung der Energie in zwei gleiche

Teile

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Teile vorgesehen sind, dass eine erste Phasenschieberanordnung und eine zweite Phasenschieberanordnung vorgesehen sind, welche dem einen bzw. dem anderen Energieteil gleichzeitig Phasenverschiebungen in diskreten Schritten mit entgegengesetztem Vorzeichen erteilen, wobei die Schritte für die beiden Energieteile den gleichen Absolutwert haben und die Phasenverschiebungen in dem Zeitintervall T = 1/F den Wert 2^T erreichen, und dass an die Ausgänge der beiden Anordnungen die Eingänge einer Subtrahier- und Addieranordnung angeschlossen sind, welche einen die Summe und einen die Differenz der beiden Energieteile liefernden Ausgang aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:

Mg.1 das Prinzipschema eines Seitenbandgenerators nach der Erfindung,

Fig.2 ein Liagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise unter Anwendung der Fresne!-Darstellung,

i"ig.3 das Schema einer Ausführungsform des bei dem erfindungsgemässen Seitenbandgenerator» verwendeten

Phasenschiebers,

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_BAD

Phasenschiebers,

Jig.4 zwei mögliche Ausführungsformen eines Elements des Phasenschiebers von Fig.3 und

Jig.5 ein genaueres Schema einer Ausführungsform des Seitenbandgenerators nach der Erfindung.

In allen Abbildungen sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeloheη versehen. In 7ig.1 ist ein Oszillator 1 dargestellt, der eine Hochfrequenz-Sinus -sohwinguog der frequenz £ abfcifet. Die von dem Oszillator gelieferte Energie wird durch eine !Eeilersohaltung 2, beispielsweise eine Hybridwz we igung , in zwei gleiche Seile aufgeteilt· Diese beiden Energieteile werden den Eingängen 501 bzw. 401 von zwei gleichartigen, digital gesteuerten einstellbaren Phasensohiebersohaltungen 3 bzw. 4 zugeführt. Die Steuereingänge 300 und 400 dieser Phasenschieber sind an eine Steuerschaltung 5 angeschlossen. Die Ausgänge 302 und 402 der Phasenschieber 3 und 4 sind mit den beiden Eingängen einer Hybridverzweigung 6 verbunden, deren Ausgang 61 die Summe und deren Ausgang 60 die Differenz der den Eingängen der Hybridverzweigung 6 zugeführten Schwingungen abgeben.

Die. 009834/1432

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Die Wirkungsweise dieser Anordnung soll unter Bezugnahme auf Pig.2 erläutert werden.

Wenn zwei Schwingungen der gleichen Frequenz f und der gleichen Amplitude, wie in Fig.2 dargestellt ist, veränderliche Phasenverschiebungen +p und -p gleicher Grosse und entgegengesetzter Richtung erteilt werden, und wenn sich die Phasenverschiebungen nach der Punktion ρ = 2 *f Pt ändern, drehen sich die Vektoren V₁ und V₂ in entgegengesetzten Richtungen mit der Winkelgeschwindigkeit 2 Ί P, und sie stellen zwei Schwingungen der Prequenz f + P und f - P dar, welche die gewünschten Seitenbänder sind. Wenn nämlich die Amplitude der Vektoren V^ und Vp als Einheit gewählt wird, lassen sich die Summe S und die Differenz D der Vektoren V^ und Vp folgendermassen schreiben:

S = 2 cos (2 i/"~Pt)
D = 2 sin (2^

Die Ausdrücke (2) sind somit bis auf den Paktor £ oos(2Tft +f) den Ausdrücken (1) gleich, und die Summe S und die Differenz D stellen somit zwei um 90° phasenverschobene Paare von Seitenbändern dar.

Da die Phasenverschiebungen nur bis auf 2m "Jf genau definiert sind, wobei tn eine ganze Zahl ist, kann die lineare Punktion

ρ m 2Tf Pt

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ρ a 2» Et durch eine Sägezahnfunktion ersetzt werden, wobei sich ρ im Innern jeder Periode linear ändert und den Anfangswert 0 jedesmal dann arti.mmt, wenn t den Wert ml hat. Die Phasenschieber 3 und 4 werden zu diesem Zweck entsprechend gesteuert, und die Ausgänge 61 und 60 der Hybridverzweigung liefern dann die beiden durch die Beziehungen (2) definierten Seitenbänderpaare.

Pig. 3 zeigt schematisch als AusTührungsbeispiel für die Phasenschieber den Phasenschieber 3.Dieser 1st durch eine Serienschaltung von Paaren von parallelgeschalteten Übertragungsleitungen gebildet, wobei alle Abschnitte den gleichen Wellenwiderstand haben. Jedes Phasen-Schieberelement enthält somit zwei parallelgeschaltete Leitungen 31» 32 bzw« 33» 34- usw. Das dem Eingang 301 augeführte Signal kann in jedem Phasenschieberelement den Weg über den einen oder den anderen Zweig nehmen. Das Einschalten eines Zweigs (und das entsprechende Sperren des anderen Zweigs) erfolgt durch Sohaltdioden, die sohematisoh durch Kreuze angedeutet sind· Diese Dioden können in Serie mit den Übertragungsleitungen liegen, oder sie können auch, wie in fig.4 für das Phasenschieberelement 31, 32 dargestellt ist, parallel zu einem Viertelwellenlängenabschnitt an den Knotenpunkten der Kreise liegen.

Bei

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Bei der Anordnung von PIg.4a werden beispielsweise die Dioden 311 und 312 stromführend gemacht, damit sie den Durchgang des Signals über den Zweig 31 verhindern, während die Dioden 321 und 322 gesperrt werden. Für die "kurzen"-Zweige 31, 33, 35 usw. verwendet man vorzugsweise eine Übertragungsleitung von der Länge einer halben Wellenlänge und eine einzige Diode 3D (Fig.4b).. Somit haben alle "kurzen" Leitungen 31, 33,

35 usw. die gleiche Länge. Die "langen" Zweige 32, 34,

36 usw. haben zunehmende Längen, so dass die Phasenverschiebung, die von jedem dieser Zweige zusätzlich eingeführt wird, wenn er anstelle einer kurzen Leitung eingeschaltet wird, für den q-ten Zweig den

i-1
Wert 2 q. hat, wobei q. die von dem ersten laugen Zweig 32 eingeführte zusätzliche Phasenverschiebung ist.

Wenn insgesamt N Zweige vorgesehen sind, kann man somit 2 quantisierte Phasenverschiebungen erzielen, wozu auch die Phasenverschiebung gehört, die dem Weg entspricht, der aussohliesslioh von den kurzen Zweigen gebildet wird.

Die 2 Phasenverschiebungen bilden eine Folge : O, q.,

Die.

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BAD

Die Phasenverschiebung q ist so bemessen, dass die Phasenverschiebung 2 £ gleich dem Wert 2 9 ist, was der Phasenverschiebung O gleichwertig ist.

Die soeben beschriebene Anordnung ermöglicht es, die zuvor definierten Sägezahnfunktionen ρ « + 2TPt für die Phasenverschiebung nachzubilden. Zu diesem Zweck werden die Phasenschieber 3 und 4 so gesteuert, dass sie die nachstehenden Folgen beschreiben:

O, q ... (2^N~¹)q
und (2^N"*¹)q ... q, O

wobei sie während der Zeitintervalle T/2 jeweils eins der aufeinanderfolgenden Phasenverschiebungen erzeugen und nach einem vollständigen Zyklus in den Anfangszustand O bzw. (2 )q zurückkehren.

Da es nicht notwendig ist, dass die Schwingungen nach dem Durchgang durch die Phasenschieber 3 und 4 im Anfangszustand in Phase sind, kann die vereinfachte Ausführungsform von Pig.5 verwendet werden.

Bei dieser Ausführungsform enthält die Steuerschaltung

einen Taktgeber 50, der Impulse mit der Frequenz 2 3? zu einem

Zähler 51

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Zahler 51 liefert, der N Ausgänge 51.1 bis 51.Ή hat.

Jeder Ausgang 51.i ist doppelt vorhanden, damit er die Binärziffer a.^ und deren Eompleraent aj liefert. Jedes Phasenschieberelement 3.i des Phasenschiebers 3 wird von der Binärziffer a* gesteuert, während jedes Phasenschieberelement 4.i des Phasenschiebers 4 von der Binär ziffer äT gesteuert wird.Bar "lange" Zweig jedes Phasenschiebeidements ist eingeschaltet, wenn die das Element steuernde Binärziffer den Wert 1 hat. Im Anfangszustand ist der Zustand des Phasenschiebers 3 durch die Binärzahl 000... 0 mit von links nach rechts ansteigendem Stellenwert dargestellt, und der Zustand des Phasenschiebers 4 durch die Binärzahl 111 ... 1. Es besteht dann eine Anfangsphasenverschiebung des Wertes q zwischen den beiden von den Phasenschiebern 3 und 4 gelieferten Schwingungen. Die von den Phasenschiebern 3 und 4 erzeugten Phasensverschiebungen ändern sich gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen und in gleichen Schritten des Wertes q. in dem Mass, wie der Zählerstand des Zählers 51 ansteigt*

IT

Wenn 2 impulse gezählt worden sind, erhält man wieder den Anfangszustand, jedoch haben sich die Vektoren, welohe die von den Phasenschiebern 3 und 4 gelieferten Schwingungen darstellen, gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen um

gedreht;

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gedreht; dies entspricht dem gewünschten Ergebnis, denn diese Drehung wird in der Zeit I = 1/3? durchgeführt.

Da sich die Phasenverschiebungen nicht stetig ändern, wird der Futzmodulation-mit der Frequenz F eine Störmodulation überlagert» Die Entwicklung einer Courier-Reihe lässt leicht erkennen, dass die kleinste Störfrequenz den Wert (2¹^- ¹' )F hat, und dass der Klirrfaktor gering ist. In dem Sonderfall von IIS-Sendern, bei denen die Frequenz f im THF- oder t.m UHF-Band liegt, während die Frequenz F den Wert 90 oder 150 Hz hat, genügt es, N grosser als 6 zu wählen, damit die Störfrequenzen oberhalb 6 kHz gehalten werden, also ausserhalb der Nieder-Frequenz-Bandbreite der Navigations· empfänger.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemässen Seitenbandgeneratoren besteht darin, dass die Eingangsimpedanz des Generators konstant ist, wenn für alle die Phasenschieber bildenden Leitungen der gleiche Wellenwiderstand gewählt wird.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

· Anordnung zur Lieferung eines ersten und eines zweiten Paares von Seitenbändern, welche den Amplitudenmodulationen einer HoehfrequenHBchwingung der Frequenz f mit einer Frequenz F entsprechen, wobei das Modulationssignal des ersten Paares in Bezug auf das -Modulationssignal des zweiten Paares um 90° phasenverschoben ist, mit einer Anordnung zur Lieferung der Energie der Trägerschwingung der Frequenz f, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur Aufteilung der Energie in zwei gleiche Teile vorgesehen sind, dass eine erste Phasenschieberanordnung Und eine zweite Phasenschieberanordnung vorgesehen sind, welche dem einen bzw. dem anderen Energieteil gleichzeitig Phasenverschiebungen in diskreten Schritten mit entgegengesetztem Vorzeichen erteilen, wobei die Schritte für die beiden Energieteile den gleichen Absolutwert haben und die Phasenverschiebungen in dem Zeitintervall T = 1/F den Wert 2^H erreichen, und dass an die Ausgänge der beiden Anordnungen die Eingänge einer Subtrahier- und Addieranordnung angeschlossen sind, welche einen die Summe und einen die Differenz der beiden Energieteile liefernden Ausgang aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-dass jede Phasensohieberanordnung Übertrqgmgsleitungsabschnitte des gleichen WellenwiderstandH enthält, die in Serie

M»»ehaltet

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geschaltet sind, sowie eine Steueranordnung, welche die Abschnitte in einer vorbestimmten Reihenfolge der Reihe nach derart in Betrieb setzt, dass dadurch die sich schrittweise ändernden Phasenverschiebungen erzeugt werden.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Numerierung der Leitungsabschnitte von 1 bis N jeder Abschnitt eine Phasenverschiebung des Wertes 2 q erzeugt, wobei i die Nummer des Abschnitts bedeutet, q die von dem Abschnitt mit der Nummer 1 erzeugte Phasenverschiebung ist und 2 q den Wert 2"T/""hat.

4· Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung eine Impulsquelle aufweist, die Impulse mit der Folgefrequenz 2 3? abgibt, dass ein Zähler vorgesehen ist, welcher die Impulse zählt, dass der Zähler N erste Ausgänge und N zweite Ausgänge aufweist, die mit den Leitungsabschnitten der ersten Phasenschieberanordnung bzw. mit den Leitungsabschnitten der zweiten Phasenschieberanordnung in der vorbestimmten Reihenfolge verbunden sind, um diese Abschnitte in Betrieb zu setzen, und dass die ersten Ausgänge Binärziffern und die zweiten Ausgänge die Komplementärwerte dieser Binärζiffern abgeben.

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