DIGITAL DIRECT RF-MODULATION METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CARRYING OUT SAID METHOD

Abstract: 1. A digital, direct RF modulation method of generating a bandwidth limited and intersymbol interference (ISI) free amplitude modulated or quadrature amplitude modulated or phase-shift keyed signal, wherein at least one pulse amplitude modulated signal in the base band containing a communication is prefiltered and a radio frequency (RF) oscillator signal is directly modulated with this prefiltered signal, characterized in that the pulse amplitude modulated signal in the base band is prefiltered in such a manner that the first Nyquist condition is maintained and the modulation of the radio frequency (RF) oscillator signal is performed with the aid of a linear amplitude controlled attenuation member.

Description: Digitaler Direktmodulator Die Erfindung betrifft einen digitalen Direktmodulator zur Erzeugung eines bandbegrenzten und Intersymbol-Interferenz (ISI)-freien amplitudenmodulierten (AM), Quadratur amplitudenmodulierten (QAM) oder phasenumgetasteten (PSK) Signals. Zur Funkübertragung bei Richtfunk und Raumfahrtanwendungen werden digitale amplituden und/oder phasenmodulierte Trägersignale verwendet, beispielsweise PSK mit 2 oder 4 oder 8 Phasenzuständen oder 16 QAM mit 16 Phasenzuständen. Das technische Hauptproblem besteht darin, mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand im Zeit- und Frequenzbereich geeignet geformte, d. h. mit anderen Worten Intersymbol-Interferenz (ISI) freie und bandbegrenzte Signale zu erzeugen. Zur Lösung dieses Problem sind bisher zwei Wege bekannt. 1. Im Aifsatz "Modems für Digitalübertragung im Burstbetrieb über Nachrichtensatelliten" in Wissenschaftliche Berichte, AEGTelefunken 51 (1978) 415 von Siegfried Börner wird ein erstes Verfahren beschrieben. Dieses Verfahren bein haltet folgendes: Amplituden- oder Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) in Zwischenfrequenz (ZF)-Lage sorgfälter Filterung im Basis band oder in der ZF-Lage sowie anschliessend möglichst linearer Mischung in die Radiofrequenz (RF)-Lage sowie Verstärkung in hochlinearer teuerer Leistungsstufe. Das Verfahren liefert nahezu ideale Trägersignale mit insbe sonderte optimaler Bandbegrenzung. Es kommt jedoch aus Auf wandsgründen nur für Richtfunkanwendungen bei höchsten Bitraten bzw. für Raumfahrtanwendungen in Frage. 2. Der zweite Weg ist beispielsweise in Wissenschaftliche Berichte, AEG-Telefunken 51 (1978) 4/5 von Just Diet rich Büchs, liolfram Geidel und Roland Heer in dem Aufsatz: ;bertragung digitaler Signale auf Richtfunkstrecken" beschrieben. Es handelt sich um eine direkte Phasenumtastung eines RF-Oszillators mit nachfolgender Bandbegrenzung in einem RF-Kanalweichenfilter. Das Verfahren ist wirtschaftlich, erlaubt jedoch nur PSK-Modulation mit abrupter (harter) Umrastung der Trägerphase; der Modulator erzeugt ein unbegrenzt breites Spektrum, welches durch nachfolgende Filterung begrenzt werden muss. Dieses Verfahren hat daher folgende Nachteile: a) Die sendeseitige Impulsformung ist grundsätzlich nicht optimal und führt zu einer Grunddegradation von ca. 0,7 dB. br Die erforderlichen RF-Filter verursachen erhebliche Däm pfungsverluste. Typisch bei 34 Mbit-Systemen in Frequenz bereichen zwischen 2 und 15 GHz sind 1,5 bis 3 dB. c) Bei niedrigen Bitrraten (2Mbit/s) und hohen Übertragungs frequenzen (18 GHz ist eine "signalgerechte" Filterung unmöglich, die Filterbandbreite und damit der Abstand benachbarter RF-Träger müsste ein Vielfaches der Bitrate betragen. Dies bedeutet aber eine nicht tolerierbare Ver schwendung von Frequenzband. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen digitalen Direktmodulator der eingangs genannten Art anzugeben, der mit geringem Aufwand ein bandbegrenztes und Intersymbol Interferenz (ISI)-freies QAM oder PSK-Signal auch bei niedrigen Bitraten und hohen übertragungsfrequenzen liefert ohne die nachteiligen bandbegrenzenden RF-Filter verwenden zu müssen. Die Aufgabe wird gelöst wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschrieben. Der Unteranspruch gibt eine vcrteilhafte Weiterbildung an. Die oben geschilderten Nachteile der bandbegrenzenden RF Filterung werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass die optimale Impulsformung im Basisband ausgeführt wird und sich die RF-Selektion auf ein Oberwellenfilter beschränkt. Von der Leistungsbilanz her erscheint der erfindungsgemässe Modulator deshalb ungünstig zu sein, weil das Trägersignal eine konstante Linie aufweist, in welcher ungefähr die Hälfte der RF-Leistung konzentriert ist. Da diese Linie keine Information trägt, bedeutet ihr Auftreten einen Leistungsverlust von ca. 3 dB. Aber dieser Verlust wird kompensiert durch optimale Impulsformung im Basisband und Wegfall der Dämpfung der RF-Filter. Der mit übertragene Träger kann empfangsseitig vorteilhaft zur kohärenten Demodulation des Signals verwendet werden. Im folgenden sei die Erfindung am Beispiel einer 4 PSK-Modulation mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen 4 PSK-Modulators. Der unmodulierte Träger wird mit einem 3 dB Koppler 00/900 phasenverschoben aufgeteilt. In jedem Zweig sitzt ein Pin Dioden-Modulator, der im Prinzip ein steuerbares Dämpfungs- glied mit geringer Phasendrehung darstellt. Das die Nachricht enthaltende Basisband wird mit einem serien/parallel Wandler in zwei digitale Bitströme mit der halben Bitrate aufgeteilt. Jeder dieser Bitströme wird mit einem Nyquistfilter gefiltert und danach verstärkt und jeweils einem Pin-Dioden-Modulator zugeführt. Die beiden somit amplitudenmodulierten Trägersignale werden einem Summierglied zugeführt. Das Summensignal wird mit einem Oberwellenfilter gefiltert und so der Sendeantenne zugeführt. Grundsätzlich lässt sich die erfindugsgeässe Modulation auch mit anderen ähnlichen Schaltungen durchführen, bei denen einzelne der in Fig. 1 dargestellten Schaltungselemente vertauscht sind. Figur 2 zeigt das Vektordiagramm des resultierenden 4 PSK Signals, so wie es sich durch Momentanbetrachtung des Signals in den Mitten der Symbol intervalle ergibt.

Claims: Patentansprüche 1. Digitaler RF-Direktmodulator zur Erzeugung eines bandbe grenzten und Intersymbol-Interferenz (ISI)-freien ampli tudenmodulierten AM oder quadratur-amplitudenmodulierten (QAM) oder phasenumgetasteten (PSK) Signals, dadurch ge kennzeichnet, dass ein im Basisband so vorgefiltertes pulsamplitudenmoduliertes (PAM) Signal, dass die erste Nyquistbedingung eingehalten ist, über ein amplituden linear steuerbares Dämpfungsglied unmittelbar ein Radio Frequenz (RF)-Oszillatorsignal in der Amplitude modu liert. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in n parallelen Zweigen n puls-amplitudenmodulierte (PAM) Signale eine Anzahl n um definierte, konstante Winkel gegeneinander verschobene, aus derselben Quelle abgelei tete Radio-Frequenz (RF) Oszillator-Signale in der Ampli tude modulieren.

Inventors: EHRLINGER, WOLFGANG, DIPL.-ING., GLAUNER, MARTIN, DIPL.-ING.
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1983
Main classification: H04L27
IPC codes: H04L27