182977. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés AM-jel összetevőinek szétválasztására a járulékos amplitudó moduláció kiküszöbölésére, különös tekintettel geofizikai mérésekhez
1 182 977 2 Találmányunk tárgya geofizikai alkalmazáshoz kapcsolódik, eljárást és elrendezést ismertet AM-jel összetevőinek szétválasztására olyan méréstechnikai környezetben, ahol a szétválasztandó AM-jel jelentős mértékű járulékos amplitúdómodulációt tartalmaz megnehezítve ezáltal a jelszétválasztást. Geofizikai méró'szondák által képzett AM-jelben gyakran a komponensek frekvenciái hordozzák a mérendő geofizikai információt. Az AM-jel a mérőszondát és a felszíni mérőegységet összekötő szondafüggesztő mérőkábelen - továbbiakban kábel - áthaladva jelentős torzulást szenved, pontosabban a kábel felszíni oldaláról levett jelnek jelentős nemkívánatos járulékos AM tartalma van. Ajelet a ma ismeretes szétválasztó egységekkel feldolgozva a mérési hiba jelentős, a járulékos AM nem kielégítő elnyomása miatt. A különleges méréstechnikai körülményt tehát a járulékos AM, ill. ennek okozója a mérőkábel jelenti. A kábel — mint átviteli hálózat reaktív jellegű, elsősorban kapacitása miatt, ráadásul reaktív jellege időben változó, mert egy adott kábel esetén a különböző talajrétegeken áthaladva a változó környezeti hőmérséklet hatására ohmos ellenállása változik, ill. különböző kábelhosszok esetén arányosan a kábelkapacitás is változik. A fentiekből következik, hogy a mérőszondáról levett AM-jel a változó időállandójú aluláteresztő szűrőként viselkedő mérőkábelre vezetve járulékos amplitúdómodulációt szenved ahogy a mérendő geofizikai paraméter arányában a vivőjel frekvenciája változik. Találmány szerinti megoldásunk az AM-jel szétválasztására és a járulékos AM elnyomására a következő kiinduló gondolatsoron alapul. A jelszétválasztás, ill. a járulékos AM elnyomás egymással szoros kapcsolatban levő feladatát két lépésben végezzük el. Először a kábel reaktív jellegét megfelelő kábelkorrekcióval részlegesen kompenzáljuk, másodszor az így nyert jelet, amelynek járulékos AM tartalma már kisebb, olyan szétválasztóra vezetjük amely ezen maradék járulékos AM-et már önmaga képes elnyomni. A fentieket pontosítva; meghatározunk tapasztalati úton egy referenciának tekinthető Mr modulációs mélységértéket, és a két lépés követelményét úgy fogalmazzuk meg, hogy egyrészt a kábelkorrekció legalább olyan mértékben fejtse ki hatását, hogy a megmaradó kábelkompenzálatlanság ne okozhasson a referencia értékűnél nagyobb Mr modulációs mélységű járulékos AM-et, másrészt olyan jelszétválasztási megoldást alkalmazunk, amely hasznos jelnek csak a referenciaértéknél nagyobb Mr modulációs mélységű jelet tekinti kiszűrve ezáltal a járulékos AM maradékát. Az eljárás ismertetése előtt két fontos tényre térünk ki. Az egyik az, hogy a mérőkábel reaktív tulajdonságát meghatározó tényezők összetettsége miatt gyakorlatilag a teljes mértékű kompenzáció nem végezhető el. A másik tény az, hogy kompenzálatlan kábel esetén a járulékos AM modulációs mélysége igen tág határok között változhat, ami a. továbbiakban lehetetlenné teheti a hasznos jel, ill. a kompenzálatlanság által keletkező zavarjel megkülönböztetését. E két dolog egyúttal jellemzi és indokolja is a kezdő gondolatmenetben meghatározott két lépés szoros kapcsolatát, ill. egymástól való elválaszthatatlan ságát. A fenti két tapasztalati tényhez még egy további kiegészítés is szükséges, amely végső soron e kábelkompenzácíóval kapcsolatos követelmény megfogalmazása. 9 A geofizikai környezetben a mérés során a kábel időállandója olyan mértékben változhat, hogy egyetlen fix időállandójú kompenzáló hálózat elégtelen a kellő járulékos AM-csökkentéshez. Ebből következik, hogy az első lépésben végrehajtandó kábelkorrekciót a domináns paraméterváltozás alapján szabályozva, azaz automatizálva kell megoldani. A körülmények, ill. a követelmények ismeretében rátérünk az eljárás részletezésére. A jelszétválasztást megelőzően eljárásunk első lépéseként kábelkorrekciót alkalmazunk a járulékos AM csökkentésére. A kábelkorrekcíó automatikus a domináns kábelparaméter — a kábel ohmos ellenállása — függvényében., és olyan mértékű, hogy hatására legalább Mr modulációs mélység értékűre csökken a jel járulékos AM tartalma. Az eljárás további része a második lépésre, azaz a már csökkentett járulékos AM tartalmú jel szétválasztására vonatkozik. Ennek során egyrészt leválasztjuk a jelről a vivőfrekvenciáját, célszerűen nullkomparálással, másrés2t leválasztjuk a moduláló frekvenciát a következőképpen. Megmérjük a jel csúcsértékét, majd az így nyert - a csúcsértékkel arányosan változó — egyenfeszültséget egy feszültségosztóval leosztjuk az Mr modulációs mélység referencia arányában. Az így kapott jelet és magát a csökkentett járulékos AM tartalmú jelet összehasonlítjuk célszerűen feszültségkomparálással. Az összehasonlítás eredményeit reprezentáló komparátorkimenő-jel csak az Mr modulációs mélységű referenciaértéknél nagyobb modulációt fogja tartalmazni, kiszűrve az ennél kisebb — járulékos AM-nek tekintett modulációt. A leválasztott hasznos 'modulálójel frekvenciáját ezekután úgy kapjuk vissza, hogy a nyert komparátor-kimenőjelet újraindítható monostabil multivibrátorra vezetjük, amely a jelből eltünteti a maradék vivőfrekvenciát, visszaállítva az eredeti moduláló frekvenciát. A továbbiakban a fenti eljárás foganatosítását ismertetjük egy alkalmas elrendezés kapcsán, majd az eljárás első fő lépésének tekinthető automatikus kábelkorrekciót megvalósító elrendezést ismertetünk az ábrák alapján, ahol az 1. ábra a frekcenciaszétválasztó elrendezés tömbvázlata, a 2. ábra a frekvenciaszétválasztó elrendezés jellemző jelalakjait ábrázolja, a 3. ábra a kábelkorrekciót megvalósító elrendezés tömbvázlata, a 4. ábra a kábelkorrekció hatását érzékelteti. Az eljárást foganatosító frekvenciaszétválasztó elrendezése az 1. ábrán látható. Tartalmazza az 1 kábelkorrektort, amelynek 1—1 bemenete képezi az elrendezés Fi2be bemenetét az AM-jel fogadására. Az elrendezésnek ez a később részletezendő egysége valósítja meg a mérőkábel automatikus frekvenciakompenzációját. Az 1—2 kimenete a következő további részekhez kapcsolódik: Csatlakozik a 2 komparátor 2—1 bemenetére. A 2 komparátor másik 2—2 bemenete földre csatlakozik, 2—3 kimenete képezi az elrendezés egyik Firj kimenetét (vivő). Az 1 kábelkorrektor másik 5 komparátorhoz is csatlakozik, annak 5—1 bemenetére. A másik 5—2 komparátorbemenetre a 3 csúcsegyenirányító és 4 feszültségosztóból álló fokozat csatlakozik oly módon, hogy a 3 csúcsegyenirányító 3—2 kimenete, a 4 feszültségosztó 4—1 bemenetére van kötve, annak 4—2 kimenete pedig az 5 komparátor 5—2 bemenetére csatlakozik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
