DE102007002302A1

DE102007002302A1 - Anordnung und Verfahren zur Rückgewinnung eines Trägersignals und Demodulationseinrichtung

Info

Publication number: DE102007002302A1
Application number: DE102007002302A
Authority: DE
Inventors: Mario Manninger; Fabien Boitard
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams AG
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-24
Also published as: WO2008087109A1; DE112008000084B4; DE112008000084A5

Abstract

Eine Anordnung zur Rückgewinnung eines Trägersignals umfasst eine Zähleinrichtung (100) und eine Pulserzeugungseinrichtung (200). Die Zähleinrichtung (100) ist eingerichtet zum Zählen von Taktflanken eines Referenztaktsignals (CLKR) und zum Abgeben eines Zählergebnisses eines Zählvorgangs in Abhängigkeit von Taktflanken eines ersten und eines zweiten pulsförmigen Signals (CLKC, CLKQ). Die Pulserzeugungseinrichtung (200) erzeugt weitere Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) in Abhängigkeit der Taktflanken des Referenztaktsignals (CLKR) und des Zählergebnisses.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Rückgewinnung eines Trägersignals. Die Erfindung betrifft ferner eine Demodulationseinrichtung.
In modernen Übertragungsstandards werden zu übertragende Daten senderseitig auf ein Hochfrequenzsignal aufmoduliert und empfangsseitig demoduliert. Dabei erfolgt eine Modulation des Hochfrequenzsignals häufig sowohl in der Phase als auch in der Amplitude.
Modulationsarten, die beispielsweise für eine Phasenmodulation verwendet werden, sind Binary Phase Shift Keying, BPSK, Quadrature Phase Shift Keying, QPSK, oder 8-Phase Shift Keying, 8-PSK. Für die Modulation werden die zu übertragenden Daten in vielen Fällen über eine Inphase- und eine Quadraturkomponente dargestellt.
Um die Daten aus dem modulierten Signal wiederzugewinnen, wird das modulierte Signal üblicherweise mit einem Referenzfrequenzsignal oder Trägersignal demoduliert, das in Frequenz und Phasenlage dem bei der Modulation verwendeten Hochfrequenzsignal entspricht. Jedoch ist es häufig notwendig, das Referenzfrequenzsignal für die Demodulation gesondert zu bestimmen, da die so genannte Trägerfrequenz unterdrückt, das heißt nicht mit übertragen wird, oder aufgrund von schwankenden Umgebungsbedingungen Abweichungen zwischen erwarteter und empfangener Frequenz des Trägersignals auftreten.
Insbesondere für die Modulationsarten BPSK und QPSK kann zur Rückgewinnung des Trägersignals und zur Demodulation eine so genannte Costas-Loop eingesetzt werden. Bei diesen Modulationsarten weist das modulierte Signal ein Spektrum auf, das symmetrisch zu der unterdrückten Trägerfrequenz ist. In der Costas-Loop wird das modulierte Signal mit dem erwarteten Trägersignal gemischt, wobei die Mischung in zwei Zweigen, einem Inphase-Zweig und einem Quadraturzweig mit etwa 90° zueinander phasenverschobenen Trägersignalen gleicher Frequenz erfolgt. Die gemischten Signale werden jeweils durch ein Tiefpassfilter gefiltert, miteinander multipliziert und einem Schleifenfilter zugeführt, dessen Ausgang mit einem gesteuerten Oszillator zum Nachstellen des Trägersignals gekoppelt ist. Zudem können die gemischten Signale nach dem Tiefpass-Filtern einer weiteren Signalverarbeitung zugeführt werden.
Eine derartige Costas-Loop ist üblicherweise mit analogen Mischern, analogen Tiefpassfiltern, einem analogen Schleifenfilter und einem spannungsgesteuerten Oszillator, englisch: voltage controlled oscillator, VCO, realisiert.
In modernen Empfangssystemen kann das empfangene modulierte Signal auch über einen Analog-Digital-Wandler in ein binäres Wort umgesetzt werden, wobei die Mischer und Filter in diesem Fall ebenfalls digital ausgeführt werden. Zum Erzeugen der um 90° verschobenen Trägersignale lassen sich auch numerisch gesteuerte Oszillatoren, englisch: numerically controlled oscillators, NCO, einsetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zur Rückgewinnung eines Trägersignals anzugeben, mit denen ein Trägersignal mit verringertem Aufwand erzeugt werden kann. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine Demodulations einrichtung zur schnellen und aufwandsarmen Demodulation von Hochfrequenzsignalen aufzuzeigen.
Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Anordnung zur Rückgewinnung eines Trägersignals eine erste Zähleinrichtung zum Zählen von Taktflanken eines Referenztaktsignals und eine Pulserzeugungseinrichtung. Die Zähleinrichtung ist eingerichtet, einen Zählvorgang in Abhängigkeit einer Taktflanke eines ersten pulsförmigen Signals oder einer ersten Taktflanke eines zweiten pulsförmigen Signals zu initialisieren und den Zählvorgang in Abhängigkeit der Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals oder der ersten Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals zu beenden.
Beispielsweise wird in einer Ausführungsform der Zählvorgang durch eine Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals initialisiert, indem ein Zählerstand der Zähleinrichtung zurückgesetzt wird und damit ein Zählvorgang von einem vorbestimmten Ausgangswert ausgehend durchgeführt werden kann. Der Zählvorgang wird in Abhängigkeit einer Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals beendet.
Das Referenztaktsignal, dessen Taktflanken beim Zählvorgang gezählt werden, weist eine höhere Taktfrequenz, das heißt eine höhere Anzahl von Taktflanken in einem bestimmten Zeitraum auf als das erste und das zweite pulsförmige Signal. Wenn der Zählvorgang beendet ist, wird der aktuelle Zählerstand als Zählergebnis gespeichert und an die Pulserzeugungseinrichtung weitergegeben.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird der Zählvorgang in Abhängigkeit einer Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals initialisiert und in Abhängigkeit einer Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals beendet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Zählvorgang in Abhängigkeit einer Taktflanke aus der Menge einer Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals und einer Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals initialisiert und in Abhängigkeit einer anderen Taktflanke aus der Menge der Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals und der Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals beendet.
In einer Ausführungsform wird durch die erste Zähleinrichtung ein zeitlicher Abstand beziehungsweise eine zeitliche Abweichung zwischen Taktflanken des ersten und des zweiten pulsförmigen Signals gemessen. Die zeitliche Abweichung ist dabei ausgedrückt durch die Anzahl der Taktflanken des Referenztaktsignals, die in einem Zeitraum auftreten, der durch die Taktflanken des ersten und zweiten pulsförmigen Signals bestimmt ist. In der Pulserzeugungseinrichtung werden Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals erzeugt, wobei die Erzeugung in Abhängigkeit der Taktflanken des Referenztaktsignals und des Zählergebnisses der ersten Zähleinrichtung erfolgt.
Das erste pulsförmige Signal stellt beispielsweise eine digitalisierte Form eines PSK-modulierten Signals dar. In verschiedenen Ausführungsformen geht das erste pulsförmige Signal aus einer BPSK- oder einer QPSK- oder einer 8-PSK-Modulation hervor. Es liegen zwar Informationen über einen ungefähren Wert einer Trägerfrequenz des ersten pulsförmigen Signals vor, jedoch sind Phasenlage und mögliche Frequenzab weichungen der Trägerfrequenz unbekannt. Aus einem Frequenzverhältnis der Frequenz des Referenztaktsignals und der erwarteten Trägerfrequenz kann ein Sollwert für eine zeitliche Abweichung zwischen erstem und zweitem pulsförmigen Signal ermittelt werden. Die Pulserzeugungseinrichtung passt dementsprechend das zweite pulsförmige Signal derart an, dass ein in der ersten Zähleinrichtung ermittelter Zählwert dem Sollwert entspricht. Somit kann durch die Anordnung mit geringem Aufwand das zweite pulsförmige Signal als Trägersignal wiedergewonnen werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Pulserzeugungseinrichtung eine Auswerteeinrichtung zum Ableiten einer Pulszahl als Funktion des Zählergebnisses und eine mit dem Referenztaktsignal betreibbare zweite Zähleinrichtung. Dabei kann in der Auswerteeinrichtung beispielsweise das Zählergebnis mit dem Sollwert verglichen werden, um die Pulszahl zu ermitteln. Die zweite Zähleinrichtung ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, eine der weiteren Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals derart zu erzeugen, dass ein durch die erste Taktflanke und die eine der weiteren Taktflanken be stimmter Zeitraum eine Anzahl von Taktflanken im Referenztaktsignal umfasst, die der Pulszahl entspricht. Anders ausgedrückt bestimmt die Pulszahl den zeitlichen Abstand zwischen Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals oder eine Periodendauer beziehungsweise Frequenz des zweiten pulsförmigen Signals, welches das Trägersignal darstellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Pulserzeugungseinrichtung eingerichtet, ein drittes pulsförmiges Signal derart zu erzeugen, dass ein zeitlicher Abstand von Taktflanken des dritten pulsförmigen Signals zu den Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals einen vorbestimmten Wert aufweist. Somit können von der Pulserzeugungseinrichtung zwei Trägersignale erzeugt werden, die eine dem vorbestimmten Wert entsprechende Phasenbeziehung zueinander aufweisen. Beispielsweise stellen das zweite und das dritte pulsförmige Signal um etwa 90° zueinander verschobene Trägersignale dar, die zur Demodulation von Inphase- und Quadraturkomponenten im ersten pulsförmigen Signal verwendet werden können.
Das zweite pulsförmige Signal, das an die erste Zähleinrichtung zurückgeführt wird, kann in verschiedenen Ausführungsformen ein Trägersignal für eine Quadraturkomponente oder ein im Vergleich dazu 90° verschobenes Trägersignal für eine Inphase-Komponente sein.
Ein Ausführungsbeispiel einer Demodulationseinrichtung umfasst eine Zähleinrichtung, eine Pulserzeugungseinrichtung sowie eine erste und eine zweite Abtasteinrichtung. Die Zähleinrichtung dient zum Ermitteln einer zeitlichen Abweichung zwischen Taktflanken eines ersten pulsförmigen Signals und eines zweiten pulsförmigen Signals in Abhängigkeit eines Referenztaktsignals.
In der Pulserzeugungseinrichtung wird ein zweites und ein drittes pulsförmiges Signal aus dem Referenztaktsignal in Abhängigkeit der ermittelten zeitlichen Abweichung derart erzeugt, dass ein zeitlicher Abstand von Taktflanken des dritten pulsförmigen Signals zu den Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals einen vorbestimmten Wert aufweist.
Die erste Abtasteinrichtung ist eingerichtet, das erste pulsförmige Signal in Abhängigkeit des zweiten pulsförmigen Signals abzutasten und an einem ersten Ausgang, der mit einem ersten Datenausgang gekoppelt ist, ein erstes Datensignal ab zugeben. Dementsprechend ist die zweite Abtastrichtung dazu eingerichtet, das erste pulsförmige Signal in Abhängigkeit des dritten pulsförmigen Signals abzutasten und an einem zweiten Ausgang, der mit einem zweiten Datenausgang gekoppelt ist, ein zweites Datensignal abzugeben.
In einem Ausführungsbeispiel umfassen die erste und die zweite Abtasteinrichtung jeweils ein Flip Flop zum Abtasten des ersten pulsförmigen Signals.
Durch die Zähleinrichtung und die Pulserzeugungseinrichtung können somit Trägersignale mit einem vorgegebenen Phasenversatz, der beispielsweise 90° beträgt, erzeugt werden. Das zweite und das dritte pulsförmige Signal werden beispielsweise zur Taktung der ersten und zweiten Abtasteinrichtung verwendet, in denen das erste pulsförmige Signal abgetastet wird. Somit kann das erste pulsförmige Signal, das beispielsweise eine digitalisierte Form eines phasenmodulierten Signals darstellt, in den Abtasteinrichtungen demoduliert werden. Eine Demodulation lässt sich daher mit geringem Aufwand durchführen.
In einer weiteren Ausführungsform sind in der Demodulationseinrichtung der erste Ausgang mit dem ersten Datenausgang über eine erste Filtereinrichtung und der zweite Ausgang mit dem zweiten Datenausgang über eine zweite Filtereinrichtung gekoppelt. Die Filtereinrichtungen weisen beispielsweise ein Tiefpassverhalten auf. Durch die Filtereinrichtungen können somit Störungen oder Einschwingvorgänge, die aufgrund von Phasenumtastungen im modulierten Signal auftreten, herausgefiltert werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in der Demodulationseinrichtung eine Synchronisierungseinrichtung vorgesehen, die den ersten Ausgang mit dem ersten Datenausgang und den zweiten Ausgang mit dem zweiten Datenausgang koppelt. Die Synchronisierungseinrichtung ist dabei mit dem zweiten oder mit dem dritten pulsförmigen Signal getaktet betreibbar. Da die Trägersignale einen Phasenversatz aufweisen, können auch die demodulierten Signale an den Ausgängen der Abtasteinrichtungen phasenversetzt zueinander auftreten. Durch die Synchronisierungseinrichtung können die Datensignale auf ein gemeinsames Taktsignal synchronisiert werden. Bei einer Kombination mit den Filtereinrichtungen kann die Synchronisierungseinrichtung vor oder nach den Filtereinrichtungen angeordnet sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Vergleichseinrichtung vorgesehen, die das erste pulsförmige Signal aus einem Hochfrequenzsignal erzeugt. Die Vergleichseinrichtung. kann dabei als Schwellwertvergleicher ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Rückgewinnung eines Trägersignals werden Taktflanken eines Referenztaktsignals in einem Zeitabschnitt gezählt, der durch eine Taktflanke eines ersten pulsförmigen Signals und durch eine erste Taktflanke eines zweiten pulsförmigen Signals gebildet ist. Eine weitere Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals wird in Abhängigkeit der Taktflanken des Referenztaktsignals und des Zählergebnisses erzeugt. Somit kann aus dem ersten pulsförmigen Signal das zweite pulsförmige Signal als Trägersignal wiedergewonnen werden, das eine Trägerfrequenz aufweist, die einer unterdrückten Trägerfrequenz im ersten pulsförmigen Signal entspricht.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird beim Erzeugen der weiteren Taktflanke eine Pulszahl als Funktion des Zählergebnisses bestimmt. Das Erzeugen der weiteren Taktflanke erfolgt derart dass ein durch die erste und die weitere Taktflanke bestimmter Zeitraum eine Anzahl von Taktflanken im Referenztaktsignal umfasst, die der Pulszahl entspricht. Die Pulszahl kann auch als Funktion eines Referenzwerts bestimmt werden, der sich beispielsweise aus einem Frequenzverhältnis des Referenztaktsignals zum Trägersignal ergibt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein drittes pulsförmiges Signal derart erzeugt, dass ein zeitlicher Abstand von Taktflanken des dritten pulsförmigen Signals zu den Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals einen vorbestimmten Wert aufweist.
Im Folgenden wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Rückgewinnung eines Trägersignals,
2 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen in einer Zähleinrichtung,
3 ein beispielhaftes Diagramm für ein Zählergebnis,
4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Demodulationseinrichtung und
5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Demodulationseinrichtung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Rückgewinnung eines Trägersignals, das eine erste Zähleinrichtung 100 und eine Pulserzeugungseinrichtung 200 umfasst. Die Zähleinrichtung 100 weist einen Eingang 102 auf, der mit einem Signaleingang 10 zur Zuführung eines ersten pulsförmigen Signals CLKC gekoppelt ist. Ferner weist die Zähleinrichtung 100 einen zweiten Eingang 101 auf, der an einen Ausgang 201 der Pulserzeugungseinrichtung 200 angeschlossen ist, um ein zweites pulsförmiges Signal CLKQ zu empfangen.
Die Zähleinrichtung 100 und die Pulserzeugungseinrichtung 200 weisen Taktanschlüsse 105, 205 auf, die mit einem Referenztaktanschluss 20 zur Zuführung eines Referenztaktsignals CLKR gekoppelt sind. Ein Ausgang 103 der Zähleinrichtung 100 ist mit einem Eingang 203 der Pulserzeugungseinrichtung 200 gekoppelt.
Die Pulserzeugungseinrichtung 200 weist eine Auswerteeinrichtung 230 sowie eine zweite und eine dritte Zähleinrichtung 210, 220 auf. Die Auswerteeinrichtung 230 ist eingangsseitig mit dem Eingang 203 und ausgangsseitig mit den Anschlüssen 211, 221 der zweiten und dritten Zähleinrichtung 210, 220 gekoppelt. Die zweite und dritte Zähleinrichtung 210, 220 sind zudem mit Taktanschlüssen 215, 225 an den Takteingang 205 zur Zuführung des Referenztaktsignals CLKR angeschlossen. An den Ausgängen 201, 202 der Pulserzeugungseinrichtung 200, die mit Ausgängen der zweiten und dritten Zähleinrichtung 210, 220 gekoppelt sind, werden das zweite pulsförmige Signal CLKQ und ein drittes pulsförmiges Signal CLKI abgegeben.
In der ersten Zähleinrichtung 100 werden Taktflanken des Referenztaktsignals CLKR gezählt. Dabei wird ein Zählerstand des Zählers beim Auftreten einer Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals CLKC zurückgesetzt und beim Auftreten einer Taktflanke im zweiten pulsförmigen Signal CLKQ als Zählergebnis gespeichert. Das Zählergebnis wird an die Pulserzeugungseinrichtung 200 weitergegeben.
2 zeigt ein Signal-Zeit-Diagramm von beispielhaften Signalen in der ersten Zähleinrichtung 100. Ein erstes pulsförmiges Signal CLKC resultiert beispielsweise aus einem Schwellwertvergleich eines Hochfrequenzsignals und weist eine Periodendauer auf, die im Wesentlichen einer Periodendauer der Trägerfrequenz entspricht. Das Referenztaktsignal CLKR weist eine Taktfrequenz auf, die um einen vorbestimmten Faktor höher ist als die Trägerfrequenz. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat dieser Faktor den Wert 24, wobei ohne weiteres auch andere Werte verwendet werden können.
Mit jeder steigenden Flanke des ersten pulsförmigen Signals CLKC wird der Zähler CTR auf den Wert 0 zurückgesetzt. Durch die zeitlich darauffolgenden Taktflanken des Referenztaktsignals CLKR wird der Zähler CTR schrittweise bis zum Wert 3 erhöht. Der Zählerwert des Zählers CTR wird beim Auftreten der Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals CLKQ gespeichert und als Zählergebnis weitergegeben. Beim Auftreten der nächsten positiven Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals CLKC wird der Zähler CTR für einen weiteren Zählvorgang erneut zurückgesetzt.
Mit dem Hintergrund, dass eine volle Taktperiode des ersten beziehungsweise zweiten pulsförmigen Signals CLKC, CLKQ einem Winkel von 360° entspricht, stellt in diesem Ausführungsbeispiel eine positive Flanke des Referenztaktsignals CLKR einen Winkel von 360°/24 = 15° dar. Demzufolge weist in diesem Ausführungsbeispiel das zweite pulsförmige Signal CLKQ gegenüber dem ersten pulsförmigen Signal CLKC eine Phasenverschiebung von etwa 45° auf. Mit Verweis auf 1 werden das Zählergebnis des Zählers CTR beziehungsweise der entsprechende Winkelwert in der Pulserzeugungseinrichtung 200 für die Erzeugung des zweiten und dritten pulsförmigen Signals CLKQ, CLKI ausgewertet.
In anderen Ausführungsbeispielen kann der Zähler CTR auch durch das zweite pulsförmige Signal CLKQ zurückgesetzt und ein Zählvorgang durch eine Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals CLKC beendet werden. Ebenso kann anstelle des zweiten pulsförmigen Signals CLKQ auch das dritte pulsförmige Signal CLKI an den Eingang 101 der Zähleinrichtung 100 zurückgeführt werden. In weiteren Ausführungsbeispielen werden anstelle der positiven Taktflanken der pulsförmigen Signale CLKR, CLKC, CLKQ negative Taktflanken oder positive und negative Taktflanken dieser Signale ausgewertet. Beispielsweise werden positive und negative Taktflanken des Referenztaktsignals CLKR ausgewertet, um die Genauigkeit beziehungsweise Auflösung des Zählvorgangs und damit eine mögliche Phasenauflösung zu erhöhen.
In der Auswerteeinrichtung 230 wird das Zählergebnis mit einem Referenzwert verglichen. Der Referenzwert ergibt sich beispielsweise aus einer gewünschten Phasenbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten pulsförmigen Signal CLKC, CLKQ. In Abhängigkeit des Vergleichs wird eine Pulszahl bestimmt, wel che beispielsweise eine Anzahl von Pulsen oder Taktflanken des Referenztaktsignals CLKR zwischen zwei benachbarten Pulsen des zweiten pulsförmigen Signals CLKQ entspricht. Die ermittelte Pulszahl wird an die Eingänge 211, 221 der zweiten und dritten Zähleinrichtung 210, 220 abgegeben, welche eine nächste Taktflanke beziehungsweise einen nächsten Puls in den pulsförmigen Signalen CLKQ, CLKI in Abhängigkeit der Pulszahlen erzeugen.
Die zweite und die dritte Zähleinrichtung 210, 220 können beispielsweise als programmierbare Zähler oder als Frequenzteiler mit einstellbarem Teilerverhältnis ausgeführt sein.
Eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen dem zweiten und dem dritten pulsförmigen Signal CLKQ, CLKI, die beispielsweise zur Demodulation von Inphase- und Quadraturkomponenten im ersten pulsförmigen Signal CLKC verwendet werden können, kann zum Beispiel durch eine Synchronisation zwischen der zweiten und dritten Zähleinrichtung 210, 220 erreicht werden.
Wenn das Zählergebnis gleich dem vorgegebenen Referenzwert ist, kann die Pulszahl einen festen Wert annehmen, der beispielsweise dem Frequenzverhältnis des Referenztaktsignals zu der erwarteten Trägerfrequenz entspricht beziehungsweise daraus abgeleitet ist. Wenn das Zählergebnis kleiner ist als der Referenzwert, wird die Phasenabweichung als zu gering angenommen, sodass ein nächster Puls beziehungsweise eine nächste Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals CLKQ vergleichsweise später auftreten sollte. Die Pulszahl kann in diesem Fall beispielsweise erhöht werden.
Wenn das Zählergebnis größer als der Referenzwert ist, wird die Phasenabweichung als zu groß angenommen. In diesem Fall sollte eine nächste Taktflanke beziehungsweise ein nächster Puls des zweiten pulsförmigen Signals CLKQ vergleichsweise früher auftreten, was beispielsweise durch eine Verringerung der Pulszahl erreicht werden kann.
Wenn das erste pulsförmige Signal CLKC aus einem mit einer QPSK-Modulation modulierten Hochfrequenzsignal abgeleitet ist, können im ersten pulsförmigen Signal CLKC Phasensprünge auftreten, die abhängig von einem Wechsel des zu übertragenen Symbols ein ganzzahliges Vielfaches von 90° betragen. Dementsprechend kann es nach einem Symbolwechsel im QPSK-modulierten Signal zu einem veränderten Zählergebnis kommen, wobei eine Veränderung im Wesentlichen einer Anzahl von Taktflanken im Referenztaktsignal CLKR entspricht, welche sich aus dem Frequenzverhältnis und einem Phasensprung von jeweils 90° ergibt.
3 zeigt ein beispielhaftes Diagramm zur Auswertung des Zählergebnisses in der Auswerteeinrichtung 230 bei einem beispielhaften Frequenzverhältnis von 24 zwischen Referenztaktsignal CLKR und erwarteter Trägerfrequenz. Das kreisförmige Diagramm lässt sich zunächst in vier Quadranten 0 bis 6, 6 bis 12, 12 bis 18 und 18 bis 24 einteilen, jeweils entsprechend einer Symbollage eines QPSK-modulierten Signals. Jeder der Quadranten lässt sich wiederum in je zwei Bereiche einteilen. Unter der Annahme, dass im ersten Quadranten ein Sollwert von 3 beziehungsweise eine Phasenabweichung von 45° zwischen erstem und zweitem pulsförmigen Signal CLKC, CLKQ vorgegeben ist, stellen die Bereiche 1F, 2F, 3F, 4F Zählergebnisse dar, bei denen ein Phasenunterschied zwischen erstem pulsförmigen Signal CLKC und zweitem pulsförmigen Signal CLKQ zu gering ist oder, anders ausgedrückt, eine Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals CLKQ zu schnell auftritt.
In ähnlicher Weise stellen die Bereiche 1S, 2S, 3S, 4S Wertebereiche für das Zählergebnis dar, in denen die zeitliche Abweichung zwischen erstem und zweitem pulsförmigen Signal CLKC, CLKQ zu groß ist beziehungsweise eine Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals CLKQ zu langsam erfolgt.
Dementsprechend wird in den Bereichen 1F, 2F, 3F, 4F mit zu geringer Phasenabweichung die Pulszahl für die zweite und dritte Zähleinrichtung 210, 220 erhöht und in den Bereichen 1S, 2S, 3S, 4S mit zu großer Phasenabweichung die Pulszahl verringert. Wenn das Zählergebnis einen Wert auf den diagonalen Trennlinien der Bereiche annimmt, das heißt in diesem Ausführungsbeispiel, wenn das Zählergebnis den Wert 3, 9, 15 oder 21 annimmt, kann die Pulszahl einen vorbestimmten Wert einnehmen.
Eine entsprechende Auswertung des Zählergebnisses kann auch für andere Modulationsarten wie BPSK oder 8-PSK vorgenommen werden, wobei entsprechend weniger beziehungsweise mehr Entscheidungsbereiche vorzusehen sind.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Demodulationseinrichtung. Die Demodulationseinrichtung umfasst eine Vergleichseinrichtung 150, die eingangsseitig mit einem Eingang 1 zur Zuführung eines Hochfrequenzsignals HF gekoppelt ist. Ferner sind eine erste und eine zweite Abtasteinrichtung 310, 320 vorgesehen, die beispielsweise als Mischer ausgeführt sind, welche mit dem zweiten und dritten pulsförmigen Signal CLKQ, CLKI getaktet betrieben werden. Die Abtasteinrichtungen 310, 320 sind zudem eingangsseitig mit dem Anschluss 10 am Ausgang der Vergleichseinrichtung 150 gekoppelt, über den das erste pulsförmige Signal CLKC empfangen werden kann.
Die Demodulationseinrichtung umfasst eine Anordnung 120 zur Rückgewinnung eines Trägersignals, die über den Anschluss 102 mit dem Anschluss 10 zur Zuführung des ersten pulsförmigen Signals CLKC gekoppelt ist. An den Eingängen 101, 102 der Anordnung 120 werden das zweite und dritte pulsförmige Signal CLKQ, CLKI abgegeben. Die Anordnung 120 weist ferner einen Takteingang 125 zur Zuführung des Referenztaktsignals CLKR auf, welches am Anschluss 20 eines Phasenregelkreises PLL abgegriffen werden kann. Der Phasenregelkreis PLL umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Referenzoszillator XTAL.
Die Demodulationseinrichtung umfasst Filtereinrichtungen 410, 420, die die erste und zweite Abtasteinrichtung 310, 320 mit einem ersten und einem zweiten Datenausgang 30, 40 koppeln.
Ein beispielsweise als QPSK-moduliertes Signal ausgeführtes Hochfrequenzsignal wird durch die Vergleichseinrichtung 150, die beispielsweise als Komparator ausgeführt ist, in das erste pulsförmige Signal CLKC umgewandelt. In der Anordnung 120 wird aus dem ersten pulsförmigen Signal CLKC das zweite und das dritte pulsförmige Signal CLKQ, CLKI abgeleitet. Beispielsweise werden das zweite und das dritte pulsförmige Signal CLKQ, CLKI in Abhängigkeit einer zeitlichen Abweichung zwischen Taktflanken des ersten pulsförmigen Signals CLKC und des zweiten oder dritten pulsförmigen Signals aus dem Referenztaktsignal CLKR erzeugt. Die Anordnung 120 kann beispielsweise wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 ausgeführt sein.
Das Referenztaktsignal CLKR wird in diesem Ausführungsbeispiel von dem Phasenregelkreis PLL erzeugt, welcher aus einem mit dem Referenzoszillator XTAL erzeugten Schwingungssignal das Referenztaktsignal CLKR derart erzeugt, dass dessen Fre quenz um einen vorbestimmten Faktor höher ist als die erwartete Trägerfrequenz des ersten pulsförmigen Signals CLKC. Der Referenzoszillator XTAL kann beispielsweise als Kristalloszillator oder Quarzoszillator ausgeführt sein. In einem Ausführungsbeispiel schwingt der Referenzoszillator XTAL mit der erwarteten Trägerfrequenz.
Durch das Abtasten des ersten pulsförmigen Signals CLKC mit dem zweiten beziehungsweise dritten pulsförmigen Signal CLKQ, CLKI erfolgt eine Demodulation des modulierten ersten pulsförmigen Signals CLKC. Durch die Filtereinrichtungen 410, 420 können Einschwingvorgänge im demodulierten Signal herausgefiltert werden, die beispielsweise aufgrund eines Phasensprungs bei einem Symbolwechsel auftreten. Die demodulierten Datensignale am ersten und zweiten Datenausgang 30, 40 können einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Demodulationseinrichtung. Die Demodulationseinrichtung umfasst eine Anordnung 120, die erste und zweite Abtasteinrichtung 310, 320, die erste und zweite Filtereinrichtung 410, 420 sowie eine Synchronisierungseinrichtung 500.
Die erste und die zweite Abtasteinrichtung 310, 320, die in diesem Ausführungsbeispiel als Flip-Flop ausgeführt sind, sind mit jeweiligen Dateneingängen 311, 321 an den Eingang 10 zur Zuführung des ersten pulsförmigen Signals CLKC angeschlossen. Ferner weist die erste Abtasteinrichtung 310 einen Takteingang 315 auf, der mit dem Ausgang 201 der Pulserzeugungseinrichtung 200 zur Zuführung des zweiten pulsförmigen Signals gekoppelt ist. In ähnlicher Weise weist die zweite Abtasteinrichtung 320 einen Takteingang 325 auf, der an den Ausgang 202 zur Zuführung des dritten pulsförmigen Signals CLKI angeschlossen ist. Ausgänge 312, 322 der Abtasteinrichtungen 310, 320 sind mit Eingängen 411, 421 der Filtereinrichtungen 410, 420 gekoppelt.
Die Synchronisierungseinrichtung 500 weist Eingänge 501, 502 auf, die mit den Filterausgängen 412, 422 der ersten und zweiten Filtereinrichtung 410, 420 gekoppelt sind. Zudem ist in der Synchronisierungseinrichtung 500 ein Takteingang 505 vorgesehen, dem beispielsweise das zweite oder das dritte pulsförmige Signal CLKQ, CLKI als Taktsignal zugeführt werden kann.
Durch die erste und die zweite Abtasteinrichtung 310, 320 erfolgt eine Abtastung des ersten pulsförmigen Signals CLKC derart, dass an den Ausgängen 312, 322 eine Quadraturkomponente und eine Inphase-Komponente des übertragenen Signals vorliegen. Wegen des Phasenunterschieds zwischen zweitem und drittem pulsförmigen Signal CLKQ, CLKI weisen auch die Inphase- und die Quadraturkomponente einen zeitlichen Versatz zueinander auf, der auch nach der Filterung durch die Filtereinrichtungen 410, 420 erhalten bleibt. Diese zeitliche Abweichung kann durch die Synchronisierungseinrichtung 500 ausgeglichen werden, sodass am Ausgang 510, der mit dem ersten Datenausgang 30 gekoppelt ist, eine synchronisierte Quadraturkomponente anliegt und am Ausgang 520, der mit dem zweiten Datenausgang 40 gekoppelt ist, eine synchronisierte Inphase-Komponente anliegt. Ein zeitlich zugehöriges Taktsignal wird beispielsweise am Ausgang 530 bereitgestellt, der mit einem Taktausgang 50 gekoppelt ist.
Mit einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann eine Rückgewinnung eines Trägersignals aus einem phasenmodulierten Signal einfach und aufwandsarm erfolgen. Ebenso ist es mög lich, eine Demodulation eines phasenmodulierten Hochfrequenzsignals aufwandsarm durchzuführen. Da in den gezeigten Ausführungsbeispielen nur einfache logische Schaltungen und Zähler benötigt werden, haben herstellungsbedingte Prozessvariationen kaum Einfluss auf die jeweiligen Funktionen der verwendeten Elemente. Somit ist eine hohe Zuverlässigkeit der gezeigten Schaltungen gewährleistet.

1, 10: Dateneingang
20: Referenztakteingang
30, 40: Datenausgang
50: Taktausgang
100: Zähleinrichtung
120: Anordnung
150: Vergleichseinrichtung
200: Pulserzeugungseinrichtung
210, 220: Zähleinrichtung
230: Auswerteeinrichtung
310, 320: Abtasteinrichtung
410, 420: Filtereinrichtung
500: Synchronisierungseinrichtung
101, 102, 203, 501, 502: Eingang
103, 201, 202, 312, 322: Ausgang
105, 205: Takteingang
211, 221: Zählereingang
215, 225, 315, 325: Takteingang
311, 321: Dateneingang
411, 421: Filtereingang
412, 422: Filterausgang
510, 520, 530: Ausgang
CLKR: Referenztaktsignal
CLKC, CLKQ, CLKI: pulsförmiges Signal
HF: Hochfrequenzsignal
CTR: Zähler
PLL: Phasenregelkreis
XTAL: Referenzoszillator
1F, 1S, 2F, 2S: Auswertebereich
3F,3S, 4F, 4S: Auswertebereich

Claims

Anordnung zur Rückgewinnung eines Trägersignals, umfassend – eine erste Zähleinrichtung (100) zum Zählen von Taktflanken eines Referenztaktsignals (CLKR), die eingerichtet ist, einen Zählvorgang in Abhängigkeit einer Taktflanke eines ersten pulsförmigen Signals (CLKC) oder einer ersten Taktflanke eines zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) zu initialisieren und den Zählvorgang in Abhängigkeit der Taktflanke des ersten pulsförmigen Signals (CLKC) oder der ersten Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) zu beenden sowie an einem Ausgang (103) ein Zählergebnis des Zählvorgangs abzugeben; und – eine Pulserzeugungseinrichtung (200) zum Erzeugen von weiteren Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) in Abhängigkeit der Taktflanken des Referenztaktsignals (CLKR) und des Zählergebnisses.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Pulserzeugungseinrichtung (200) eine Auswerteeinrichtung (230) zum Ableiten einer Pulszahl als Funktion des Zählergebnisses und eine mit dem Referenztaktsignal (CLKR) betreibbare zweite Zähleinrichtung (210) umfasst, die ausgebildet ist, eine der weiteren Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) derart zu erzeugen, dass ein durch die erste Taktflanke und die eine der weiteren Taktflanken bestimmter Zeitraum eine Anzahl von Taktflanken im Referenztaktsignal (CLKR) umfasst, die der Pulszahl entspricht.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Pulserzeugungseinrichtung (200) eingerichtet ist, ein drittes pulsförmiges Signal (CLKI) derart zu erzeugen, dass ein zeitlicher Abstand von Taktflanken des dritten puls förmigen Signals (CLKI) zu den Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) einen vorbestimmten Wert aufweist.
Demodulationseinrichtung, umfassend – eine Zähleinrichtung (100) zum Ermitteln einer zeitlichen Abweichung zwischen Taktflanken eines ersten pulsförmigen Signals (CLKC) und eines zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) in Abhängigkeit eines Referenztaktsignals (CLKR); – eine Pulserzeugungseinrichtung (200) zum Erzeugen des zweiten und eines dritten pulsförmigen Signals (CLKI) aus dem Referenztaktsignal (CLKR) in Abhängigkeit der ermittelten zeitlichen Abweichung derart, dass ein zeitlicher Abstand von Taktflanken des dritten pulsförmigen Signals (CLKI) zu den Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) einen vorbestimmten Wert aufweist; – eine erste Abtasteinrichtung (310), die eingerichtet ist, das erste pulsförmige Signal (CLKC) in Abhängigkeit des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) abzutasten und an einem ersten Ausgang (312), der mit einem ersten Datenausgang (30) gekoppelt ist, ein erstes Datensignal abzugeben; und – eine zweite Abtasteinrichtung (320), die eingerichtet ist, das erste pulsförmige Signal (CLKC) in Abhängigkeit des dritten pulsförmigen Signals (CLKI) abzutasten und an einem zweiten Ausgang (322), der mit einem zweiten Datenausgang (40) gekoppelt ist, ein zweites Datensignal abzugeben.
Demodulationseinrichtung nach Anspruch 4, bei der der erste Ausgang (312) mit dem ersten Datenausgang (30) über eine erste Filtereinrichtung (410) und der zweite Ausgang (322) mit dem zweiten Datenausgang (40) über eine zweite Filtereinrichtung (420) gekoppelt sind.
Demodulationseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der der erste Ausgang (312) mit dem ersten Datenausgang (30) und der zweite Ausgang (322) mit dem zweiten Datenausgang (40) über eine Synchronisierungseinrichtung (500) gekoppelt sind, die mit dem zweiten oder dem dritten pulsförmigen Signal (CLKQ, CLKI) getaktet betreibbar ist.
Demodulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die erste und die zweite Abtasteinrichtung (310, 320) jeweils ein Flip-Flop umfassen.
Demodulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der die Zähleinrichtung (100) eingerichtet ist, Taktflanken des Referenztaktsignals (CLKR) zu zählen und einen Zählvorgang in Abhängigkeit von Taktflanken des ersten pulsförmigen Signals (CLKC) oder von Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) zu initialisieren und den Zählvorgang in Abhängigkeit der Taktflanken des ersten pulsförmigen Signals (CLKC) oder der Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) zu beenden, und bei der die Pulserzeugungseinrichtung (200) eingerichtet ist, das zweite und das dritte pulsförmige Signal (CLKQ, CLKI) in Abhängigkeit eines Zählergebnisses des Zählvorgangs zu erzeugen.
Demodulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei der eine Vergleichseinrichtung (150) zum Erzeugen des ersten pulsförmigen Signals (CLKC) aus einem Hochfrequenzsignal (HF) vorgesehen ist.
Verfahren zur Rückgewinnung eines Trägersignals, umfassend die Schritte: – Zählen von Taktflanken eines Referenztaktsignals (CLKR) in einem durch eine Taktflanke eines ersten pulsförmigen Sig nals (CLKC) und durch eine erste Taktflanke eines zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) gebildeten Zeitabschnitt; und – Erzeugen einer weiteren Taktflanke des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) in Abhängigkeit der Taktflanken des Referenztaktsignals (CLKR) und des Zählergebnisses.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Erzeugen der weiteren Taktflanke ein Bestimmen einer Pulszahl als Funktion des Zählergebnisses umfasst und das Erzeugen der weiteren Taktflanke derart erfolgt, dass ein durch die erste und die weitere Taktflanke bestimmter Zeitraum eine Anzahl von Taktflanken im Referenztaktsignal (CLKR) umfasst, die der Pulszahl entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Pulszahl ferner als Funktion eines Referenzwerts bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem ein drittes pulsförmiges Signal (CLKI) derart erzeugt wird, dass ein zeitlicher Abstand von Taktflanken des dritten pulsförmigen Signals (CLKI) zu den Taktflanken des zweiten pulsförmigen Signals (CLKQ) einen vorbestimmten Wert aufweist.