ES2296920T3 - Procedimiento para evitar radiacion de interferencia en transmisores am para transmisison digital. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento destinado a evitar las emisiones parásitas en emisores AM de transmisión digital, en los que la modulación digital de control de los emisores AM genera una señal de amplitud y una señal de frecuencia RF modulada en fase, caracterizado porque: las distorsiones no lineales en el ramal de amplitud se compensan realizando una corrección previa con curva inversa de la respuesta en amplitud y en tiempo de propagación; porque, para realizar esto, se mide y registra la respuesta en amplitud y en tiempo de propagación en el ramal de amplitud; porque se determina la función de transmisión inversa mediante una transformación de Fourier inversa a partir de las curvas obtenidas para la respuesta en amplitud y en tiempo de propagación; porque se dimensiona una red correctora de la función de transmisión inversa; porque la red correctora está montada en serie antes del ramal de amplitud; porque en el ramal de radiofrecuencia se regula el ancho de banda de los circuitos osciladores mediante una elección adecuada de la calidad de manera que se obtiene una curva lineal para la respuesta en amplitud y en tiempo de propagación; y porque se compensa la diferencia de tiempo de propagación entre el ramal de amplitud y el ramal de radiofrecuencia en el modulador digital mediante un retardo de la señal que presenta el menor tiempo de propagación.
Description
Procedimiento para evitar radiación de
interferencia en transmisiones AM para transmisión digital.
La presente invención se refiere al ámbito de
los aparatos emisores de radio que se convierten a la modulación
digital como consecuencia de la digitalización de la modulación de
amplitud analógica (AM).
Se deben seguir utilizando los tipos de emisores
tradicionales, emisores AM con entrada RF (radiofrecuencia) y
entrada audio, por los siguientes motivos:
- -
- los emisores AM tienen un funcionamiento interno conmutado y gracias a ello poseen una eficiencia de hasta tres veces mayor que los emisores lineales que habitualmente se emplean para las transmisiones digitales, por ejemplo, en el "DAB" ("Digital Audio Broadcasting" (emisión de audio digital)) y el DVB ("Digital Video Broadcasting" (emisión de vídeo digital)). Esto conlleva un ahorro de costes operativos.
- -
- es más fácil convencer a las emisoras de radio para que pasen de las emisiones analógicas a las digitales si para ello no es necesario realizar una elevada inversión previa.
Se considera que la digitalización de las
emisiones de radio AM es la única solución para conservar a largo
plazo estas bandas de frecuencias y la tecnología que utilizan.
Para conseguirlo, se ha creado el Consorcio "Digital Radio
Mondiale" (véase la publicación "Rundfunktechnische
Mitteilungen", Año 43, 1999, Cuaderno 1, páginas
29-35).
La utilización de un emisor AM no lineal para la
modulación digital requiere una forma de funcionamiento especial
del emisor. La generación de la señal digital modulada se realiza
mediante dos señales parciales (I y Q) ortogonales entre sí. La
señal "I" ("In Phase" (en fase)) se modula sobre una onda
cosenoidal con frecuencia "Ft" (frecuencia portadora). La
señal "Q" (cuadratura) se modula sobre una onda senoidal de la
misma frecuencia Ft. La suma de las dos ondas moduladas forma la
señal de datos modulada compleja (coseno 0 - 180 grados, seno -90 -
+90 grados). La señal modulada I/Q se conforma mediante filtros de
forma que tenga exactamente la forma de curva prescrita y el ancho
de banda deseado.
Para el funcionamiento no lineal, la señal I/Q
se debe transformar generando dos señales, la señal de amplitud
(señal "A") y la señal RF-P portadora modulada
en fase, adecuadas para controlar correctamente el emisor AM. A la
salida del emisor AM se obtiene nuevamente la señal I/Q modulada,
con una potencia superior.
La señal modulada I/Q corresponde a una
representación de coordenadas cartesianas. Esta se transforma en una
representación polar de amplitud y fase. De esta forma se obtiene
la señal de amplitud (señal "A") para el control del emisor AM
en la entrada de audio. Con la señal de fase (señal "P")
inicialmente formada se genera una señal "RF" modulada en fase
(señal "RF-P"). Convenientemente, la señal
"RF-P" también se puede obtener directamente,
sin el paso intermedio por la señal "P". De esta manera se
consiguen las señales necesarias para el control del emisor AM:
- -
- la señal de amplitud (señal "A"), y
- -
- la señal "RF" con modulación de fase (señal "RF-P").
La señal "A" se introduce en la entrada del
modulador (entrada de audio) del emisor AM, y la señal
"RF-P" se usa para el control HF del emisor.
En la etapa de emisión, las dos señales "A" y
"RF-P" se unen por multiplicación y conforman
la señal digital de salida de alta frecuencia.
Debido al proceso de preparación necesario,
tanto la señal "A" como la señal "RF-P"
tienen un ancho de banda mucho mayor del que tenía inicialmente la
señal digital y del que deberá volver a tener a la salida del
emisor.
Con frecuencia, los anchos de banda superiores
(de 3 a 5 veces el ancho de banda en modo AM del emisor) no pueden
ser suministrados por los moduladores más antiguos, ya que no han
sido concebidos para ello. Cuando se utiliza el ancho de banda
limitado del que disponen los emisores "más antiguos" en su
etapa de modulación, se originan emisiones parásitas considerables.
Estas emisiones presentan en el espectro gradientes muy reducidos,
por lo que perturban muchos canales vecinos.
Así pues, la limitación de ancho de banda en el
ramal de amplitud (ramal "A") y también en el ramal "RF"
conduce a emisiones parásitas cuyo ancho entre "hombros", con
referencia al espectro del canal útil, no cumple los requisitos de
la UIT o sólo los cumple de forma muy insuficiente.
El objeto de la presente invención es eliminar
las distorsiones no lineales generadas debido a la limitación del
ancho de banda en el ramal de amplitud, y también en el ramal RF del
emisor AM para que en la emisión de la señal digital se puedan
respetar los valores límite de la UIT.
Debido a la limitación de la banda en el ramal
"A" y también en el ramal "RF", se producen los siguientes
fallos de transmisión:
- la curva en el ramal "A" no es constante,
sino que se reduce al aumentar la frecuencia;
- la curva de fase en el ramal "A" no es
lineal por lo que la propagación no es constante;
- las curvas de amplitud y de fase del ramal
"RF" no son constantes; y
- las propagaciones de señal del ramal "A"
y del ramal "RF" son diferentes ("Delay" (retardo)).
Las diferentes propagaciones de señal entre el
ramal de amplitud y el ramal "RF" deben ser compensadas con
exactitud en el modulador digital hasta valores inferiores a 1
microsegundo. Sin embargo, el equilibrado sólo funciona cuando las
propagaciones tanto en el ramal de amplitud como en el ramal
"RF" son constantes para las frecuencias. No obstante, dado
que la propagación de amplitud se reduce al aumentar la frecuencia,
la limitación del ancho de banda en los dos ramales ocasiona la
no-linealidad de fase y, en consecuencia,
propagaciones no constantes.
Dado que en el ramal "RF" el ancho de banda
está determinado por las frecuencias límite de los circuitos
osciladores, en especial, del paso excitador, mediante la elección
adecuada de la calidad de los circuitos osciladores se puede fijar
un ancho de banda lo suficientemente grande como para que las
emisiones fuera de banda restantes sean insignificantes si se
comparan con las producidas por otras causas.
Para el ramal de amplitud, la limitación de
banda y la resultante distorsión de amplitudes y de la curva de
propagación se subsanan utilizando para la señal de amplitud una
corrección previa mediante una función de transferencia inversa, a
fin de conseguir una compensación óptima de las amplitudes y de la
curva de propagación no constantes.
La propagación inversa de la función de
transferencia se limita al intervalo de frecuencias de 0 a 20 KHz.
Este valor se debe a que en el ramal "A" es necesario un ancho
de banda de aproximadamente 3 a 5 veces el ancho de banda de baja
frecuencia o del ancho de banda de la señal "I/Q" de 4,5 KHz
(onda larga y onda media) o de 5 KHz (onda corta), y porque con la
limitación a este intervalo no se puede producir inestabilidad. En
caso de que se agrupen canales de transmisión en el emisor (de dos a
cuatro canales vecinos), dichos valores de ancho de banda aumentan
según el factor de agrupación.
La utilización de este procedimiento requiere
disponer de las mediciones técnicas registradas y almacenadas de
las curvas de amplitud y propagación del ramal "A". Los valores
matemáticos de cantidad y fase de la función de transferencia se
determinan mediante interpolación numérica, de forma que se calcula
la curva de fase mediante integración para todo el tiempo de
propagación medido. La respuesta de impulso para las curvas medidas
de amplitud y fase se determina mediante una transformación de
Fourier inversa. La respuesta de impulso aporta los coeficientes
para el filtro destinado a la corrección previa de la señal de
amplitud, de manera que se consigue una compensación de las no
linealidades en el ramal "A".
Como red para la corrección previa se puede
utilizar un filtro con estructura FIR ("finite impulse
response" ("respuesta de impulso finita")), del que es
posible extraer la señal después de cada etapa de la cadena de
eslabones de retardo, de forma que las señales extraídas se puedan
ponderar y adicionar según la respuesta de impulso deseada.
La red con curvas inversas de amplitudes, fases
o tiempo de propagación se conecta en serie antes del ramal de
amplitud del emisor.
Dado que la adaptación de la antena del emisor
tiene un efecto sobre las curvas de amplitudes, fases o tiempo de
propagación del ramal "A", se obtienen diferentes curvas en
función de las condiciones de la adaptación. Por ello, es
conveniente medir y registrar estas curvas para las condiciones de
adaptación habituales. De esta forma, por ejemplo, es posible
seleccionar para la compensación las curvas adecuadas en caso de
fluctuaciones de la adaptación de antena debidas a condiciones
meteorológicas. El criterio de selección para ello puede proceder
del dispositivo de medición de la adaptación de antena del que ya
dispone el emisor, modificado y adaptado para ello si fuera
necesario. Con ello, la compensación se adapta de forma óptima a las
condiciones reales de la emisión. Mediante correcciones en las
curvas almacenadas también se puede controlar fácilmente que se
consigue un ancho de "hombros" óptimo.
La compensación de las curvas de amplitudes y de
propagación no constantes mediante una corrección previa con
función de transferencia también se puede aplicar al ramal
"RF".
Cuando el ramal de amplitudes y el ramal
"RF" tienen tiempos de propagación constantes, la compensación
de las diferencias de propagación entre los dos ramales se puede
realizar con el método sencillo de retardo de la señal con tiempo
de propagación menor.
Claims (4)
1. Procedimiento destinado a evitar las
emisiones parásitas en emisores AM de transmisión digital, en los
que la modulación digital de control de los emisores AM genera una
señal de amplitud y una señal de frecuencia RF modulada en fase,
caracterizado porque:
las distorsiones no lineales en el ramal de
amplitud se compensan realizando una corrección previa con curva
inversa de la respuesta en amplitud y en tiempo de propagación;
porque, para realizar esto, se mide y registra
la respuesta en amplitud y en tiempo de propagación en el ramal de
amplitud;
porque se determina la función de transmisión
inversa mediante una transformación de Fourier inversa a partir de
las curvas obtenidas para la respuesta en amplitud y en tiempo de
propagación;
porque se dimensiona una red correctora de la
función de transmisión inversa; porque la red correctora está
montada en serie antes del ramal de amplitud;
porque en el ramal de radiofrecuencia se regula
el ancho de banda de los circuitos osciladores mediante una
elección adecuada de la calidad de manera que se obtiene una curva
lineal para la respuesta en amplitud y en tiempo de propagación;
y
porque se compensa la diferencia de tiempo de
propagación entre el ramal de amplitud y el ramal de radiofrecuencia
en el modulador digital mediante un retardo de la señal que
presenta el menor tiempo de propagación.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la función de transmisión inversa de la
red correctora está limitada a la zona de frecuencia de 3 a 5 veces
el ancho de banda de la señal digital I/Q a fin de evitar una
inestabilidad y una saturación del emisor.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque se mide y se registra la respuesta en
amplitud y en tiempo de propagación en condiciones diferentes de
adaptación de la antena retroactiva, a fin de adaptar de manera
óptima la compensación previa en caso de fluctuaciones de impedancia
debidas a las condiciones meteorológicas.
4. Procedimiento, destinado a evitar las
emisiones parásitas en los emisores AM para la transmisión digital,
en los que la modulación digital de control de los emisores AM
genera una señal de amplitud y una señal de radiofrecuencia
modulada en fase, caracterizado porque también se aplica al
ramal de radiofrecuencia una compensación de las distorsiones no
lineales de la respuesta en amplitud y en tiempo de propagación
mediante la compensación previa como función de la transmisión
inversa.
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