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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung, eine Verwendung und
ein Verfahren zur Steuerung einer Empfängerschaltung.
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Aus
IEICE TRANS. COMMUN., VOL. 84-B, NO. 1, pp 26–35, Jan. 2001, ”Demodulation
of CPFSK and GMSK Signals using Digital Signal Processing DPLL with
Sequence Estimator” ist
ein Empfänger
mit einer digitalen Phasenregelschleife bekannt. Die digitale Phasenregelschleife
(DPLL – engl. Digital
Phase Locked Loop) weist einen Subtrahierer auf, der eine in der
Schleife erzeugte Rückführphase von
einer Eingangsphase subtrahiert. Die durch die Subtraktion erhaltene
Phasendifferenz wird als Phasenfehler bezeichnet. Die digitale Phasenregelschleife
ist Bestandteil eines Demodulators, der aus einem Inphase-Anteil
und einem Quadraturphase-Anteil
eines Basisbandsignals ein Signal für einen Entscheider zur Ermittlung
von Daten demoduliert.
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Derartige
Empfänger
können
zur Übertragung
von Messdaten, für
Zugangssysteme von Kraftfahrzeugen oder zu Satellitenkommunikation
vorteilhaft verwendet werden.
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Aus „Adaptive
linear predictive frequency tracking and CPM demodulation”, Gupta,
M., Santhanam, B., Signals, Systems and Computers, 2003, Conference
Record of the Thirty-Seventh Asilomar Conference an Vol. 1, 9–12 Nov.
2003, Seiten 202–206,
ist für
eine CPM Demodulation eine Vorausberechnung von Koeffizienten bekannt.
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Aus
der
US 4,827,431 ist
eine Verfahren und ein System für
die simultane quantitative Messung von Phasen- und Amplituden-Jitter
und Signal Rauschabstand in einem QAM-Datenkommunikationskanal bekannt.
Dabei wird ein Phasen-Jitter-Index ermittelt.
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Aus
der
DE 695 23 478
T2 ist ein Verfahren zum Senden von Daten zwischen Ursprungs-
und Zielstationen in einem Kommunikationsnetz mit einer Vielzahl
von Stationen bekannt. Ein Mikroprozessor steuert einen Kombinator,
einen Empfänger,
einen Leistungsverstärker
und einen Sender.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Empfänger möglichst zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schaltung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
3 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und
in der Beschreibung enthalten.
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Demzufolge
ist eine Schaltung vorgesehen, die vorzugsweise in einem Halbleiterchip
monolithisch integriert ist.
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Die
Schaltung weist eine Empfängerschaltung
zum Empfang eines modulierten Signals auf. Die Empfängerschaltung
weist analoge und digitale Teilschaltungen, wie beispielsweise einen
Eingangsverstärker,
einen Mischer, Filter und einen Analog-Digital-Umsetzer auf.
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Die
Schaltung weist eine digitale Steuereinheit zur Steuerung der Empfängerschaltung
auf. Die Steuereinheit weist beispielsweise einen Mikrocontroller
oder eine Logikschaltung mit einem Steuerausgang auf. Zur Steuerung
ist die Steuereinheit vorzugsweise mit einem Steuereingang der Empfängerschaltung
verbunden.
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Die
Empfängerschaltung
ist zur Ermittlung und Ausgabe einer Phasendifferenz ausgebildet.
Die Empfängerschaltung
ist ausgebildet die Phasendifferenz zwischen einer Phase eines komplexen
Basisbandsignals und einer aus vorhergehenden Abtastwerten vorausberechneten
Phase zu ermitteln. Die Phase des komplexen Basisbandsignals kann
aus der Inphase-Komponente (I) und der Quadraturphase-Komponente
(Q), also dem Realteil und dem Imaginärteil des komplexen Basisbandsignals,
beispielsweise mittels der arcustangens-Funktion ermittelt werden.
Unter der Phase kann, wie in der Elektrotechnik üblich, der Winkelwert aus der
Eulerschen Darstellung verstanden werden. Vorzugsweise ist die Phase
ein digitaler Zahlenwert. Das komplexe Basisbandsignal wird durch
die Empfängerschaltung
insbesondere durch Heruntermischen und Analog- Digital-Umsetzung erzeugt. Zur Erzeugung
von Abtastwerten erfolgen Abtastungen des Signals, die durch ein
Taktsignal gesteuert sind.
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Die
vorausberechnete Phase wird aus vorhergehenden Abtastwerten berechnet.
Zur Berechnung werden die zeitlich vorhergehenden Abtastwerte beispielsweise
gemittelt und/oder gewichtet. Die hierzu benötigte Anzahl vorhergehender
Abtastwerte ist dabei von der verwendeten Abtastrate abhängig.
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Die
Schaltung weist eine Auswerteschaltung auf, die zur Auswertung der
Phasendifferenz mit der Empfängerschaltung
und der Steuereinheit verbunden ist. Die Auswerteschaltung ist eingerichtet
die Phasendifferenz mit einer ersten Schwelle zu vergleichen. Die
Auswerteschaltung ist eingerichtet ein Ausgangssignal in Abhängigkeit
von einer Anzahl Überschreitungen
der ersten Schwelle durch die Phasendifferenz auszugeben.
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Die
Steuereinheit ist zum Ausschalten der Empfängerschaltung in Abhängigkeit
von dem Ausgangssignal der Auswerteschaltung eingerichtet. Hierzu
wertet die Steuereinheit das Ausgangssignal aus. Zur Auswertung
weist die Steuereinheit beispielsweise eine festverdrahtete insbesondere
taktgesteuerte Logik oder eine programmierbare Recheneinheit auf.
Beispielsweise bildet das Ausgangssignal der Auswerteschaltung ein
Unterbrechungssignal (engl. interrupt) zur Unterbrechung einer Programmroutine
der Steuereinheit.
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Der
Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde ein möglichst
verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Empfängerschaltung anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und
in der Beschreibung enthalten.
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Demzufolge
ist ein Verfahren zur Steuerung einer Empfängerschaltung vorgesehen.
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In
dem Verfahren wird durch die Empfängerschaltung aus einem empfangenen
Signal ein komplexes Basisbandsignal durch Heruntermischen und Analog-Digital-Umsetzung
erzeugt. Zur Analog-Digital-Umsetzung erfolgt eine Abtastung.
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Eine
Phasendifferenz zwischen einer Phase des komplexen Basisbandsignals
und einer aus vorhergehenden Abtastwerten vorausberechneten Phase
wird ermittelt. Die Phasendifferenz wird mit einer ersten Schwelle
verglichen.
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In
dem Verfahren wird eine Anzahl durch Zählen von Überschreitungen der ersten
Schwelle durch die Phasendifferenz bestimmt. Die Anzahl der gezählten Überschreitungen
wird mit einer zweiten Schwelle verglichen.
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In
dem Verfahren wird die Empfängerschaltung
abgeschaltet, wenn die Anzahl der gezählten Überschreitungen die zweite
Schwelle innerhalb eines insbesondere vorgebbaren Zeitraumes überschreitet.
Der Zeitraum wird beispielsweise durch eine Anzahl von Abtastungen
festgelegt.
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Der
Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, eine Verwendung
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verwendung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und
in der Beschreibung angegeben.
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Demzufolge
ist eine Verwendung einer mittels einer Phasenregelschleife ermittelten
Phasendifferenz zwischen einer Phase eines aus einem empfangenen
Signal erzeugten komplexen Basisbandsignals und einer aus vorhergehenden
Abtastwerten vorausberechneten Phase zur Steuerung eines Ausschaltens
einer Empfängerschaltung
vorgesehen.
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Die
im Folgenden beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl
auf die Schaltung, als auch auf die Verwendung als auch auf das
Verfahren zur Steuerung einer Empfängerschaltung.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass eine Überprüfung der
Qualität
des empfangenen Signals durch die Auswerteschaltung fortlaufend
ohne Unterbrechung wiederholt wird. Hierzu wird beispielsweise der
Zähler
zeitgesteuert – insbesondere
zyklisch – zurückgesetzt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Empfängerschaltung
ereignisgesteuert und/oder zeitgesteuert eingeschaltet wird. Ereignisgesteuert
kann die Empfängerschaltung
beispielsweise eingeschaltet werden, wenn nach dem Senden von Daten
eine Antwort erwartet wird. Zum zeitgesteuerten Einschalten kann
die Steuerschaltung ausgebildet sein die Empfängerschaltung zyklisch einzuschalten.
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Zwar
ist es möglich
aus den vorhergehenden Abtastwerten die vorauszuberechnende Phase
mittels einer gleitenden Mittelwertberechnung oder z. B. frequenzbasiert
zu ermitteln. Jedoch weist In einer bevorzugten Weiterbildung die
Empfängerschaltung eine
digitale Phasenregelschleife zur Vorausberechnung auf. Die Phasenregelschleife
ist ausgebildet aus vorhergehenden Abtastwerten eine Phase vorauszuberechnen.
Die Phasenregelschleife ermöglicht
also eine Voraussage des nächsten
Phasenwertes mit dem die Eingangsphase des komplexen Basisbandsignals
verglichen wird. Vorzugsweise ist die Phasenregelschleife ein Bestandteil
eines digitalen Demodulators.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung weist die Phasenregelschleife einen Subtrahierer
zur Ausgabe der Phasendifferenz auf. Der Subtrahierer subtrahiert
vorzugsweise digitale Werte der vorausberechneten Phase von Werten
der aus dem komplexen Basisbandsignal ermittelten Phase.
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Bevorzugt
ist die Auswerteschaltung zur veränderbaren Einstellung der ersten
Schwelle ausgebildet. Vorzugsweise weist die Auswerteschaltung einen
Steuereingang zur Einstellung der ersten Schwelle auf. Bevorzugt
wird die erste Schwelle in Abhängigkeit
von einer Datenrate eingestellt. Beispielsweise ist die erste Schwelle
und/oder die zweite Schwelle durch jeweils einen konstanten Schwellwert gebildet.
Alternativ ist die erste Schwelle und/oder die zweite Schwelle zeitabhängig oder
in Abhängigkeit von
den Abtastungen als Funktion ausgebildet.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildungsvariante weist die Auswerteschaltung
einen ersten Vergleicher auf, der mit der Empfängerschaltung zum Vergleich
der Phasendifferenz mit der ersten Schwelle ausgebildet. Wird die
erste Schwelle des ersten Vergleichers überschritten ändert sich
das Ausgangssignal des ersten Vergleichers.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Auswerteschaltung einen Zähler zur
Bestimmung der Anzahl der Überschreitungen
aufweist. Vorzugsweise ist der Zähler
zum Zählen
von Taktsignalen in Abhängigkeit von
dem Ausgangssignal des ersten Vergleichers eingerichtet.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist die Auswerteschaltung zudem einen
zweiten Vergleicher auf, der zum Vergleich der durch den Zähler bestimmten
Anzahl (der Überschreitungen) mit
einer zweiten Schwelle eingerichtet ist. Ein vom Vergleichsergebnis
abhängiges
Ausgangssignal der Auswerteschaltung wird von dem zweiten Vergleicher
ausgegeben, wenn die vom Zähler
ausgegebene Anzahl die zweite Schwelle übersteigt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung weist die Auswerteschaltung einen Steuereingang zur
Einstellung der ersten Schwelle und/oder der zweiten Schwelle auf.
Durch die Steuerschaltung werden die erste Schwelle und/oder die
zweite Schwelle applikationsspezifisch, insbesondere in Abhängigkeit
von der Datenrate eingestellt. Vorzugsweise ist die Steuerschaltung
ebenfalls zur Einstellung des Zeitraumes ausgebildet, wobei der
Zeitraum an die durch Applikation erforderliche Empfindlichkeit oder
Datenrate angepasst wird.
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Die
zweite Schwelle ist beispielsweise ein konstanter Wert. In einer
anderen Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass die zweite Schwelle
eine Funktion der Taktsignale der Abtastungen ist. Vorzugsweise
ist die Funktion als monoton steigende Funktion ausgebildet. Hierdurch
wird die zweite Schwelle wird im Takt der Abtastungen während des Vergleichs
fortlaufend erhöht.
Hierdurch kann die Empfindlichkeit der Qualitätsbestimmung des empfangenen
Signals erhöht
werden. Die Funktion ist im einfachsten Fall eine steigende Gerade.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste
Vergleicher als digitaler Diskriminator ausgebildet ist. Vorzugsweise
ist der erste Vergleicher als digitaler Fensterdiskriminator ausgebildet.
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Wird
kein fehlerhaftes Signal durch die Auswerteschaltung bestimmt, kann
die Signalqualität
zudem nach dem Demodulator, beispielsweise mittels Auswertung eines
Korrelationsergebnisses oder mittels Paritybits erfolgen. Auch in
diesem Fall kann die Empfängerschaltung
bei mangelnder Signalqualität ausgeschaltet
werden.
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Die
Weiterbildungsvarianten sind sowohl einzeln als auch in Kombination
besonders vorteilhaft. Dabei können
sämtliche
Weiterbildungsvarianten untereinander kombiniert werden. Einige
mögliche
Kombinationen sind in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Figuren
erläutert.
Diese dort dargestellten Möglichkeiten
von Kombinationen der Weiterbildungsvarianten sind jedoch nicht
abschließend.
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Im
Folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand zeichnerischer
Darstellungen näher
erläutert.
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Dabei
zeigen
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1 ein
schematischen Schaltplan einer Schaltung,
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2 ein
schematisches Diagramm, und
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3 ein
schematischer Schaltplan eines Demodulators.
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In 1 ist
eine Schaltung durch einen schematischen Schaltplan dargestellt.
Die Schaltung weist eine Empfängerschaltung 100 auf,
an die eine Antenne 400 anschließbar ist. Die Empfängerschaltung 100 weist
eine Mehrzahl von analogen und digitalen Teilschaltungen auf, wobei
in 1 lediglich beispielhaft ein Eingangsverstärker 110,
ein Mischer 120, ein analoger Filter 130, ein
Analog-Digital-Umsetzer 140, ein digitaler Filter 150 ein
digitaler Demodulator 160 und eine digitale Auswerteeinheit 170 als Block
dargestellt sind.
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Die
Empfängerschaltung 100 weist
den digitalen Demodulator 160 zur Demodulation eines komplexen
Basisbandsignals CBS auf. Der Demodulator 160 weist eine
digitale Phasenregelschleife 165 (PLL – engl. Phase Locked Loop)
auf. Die Phasenregelschleife 165 kann dabei erster oder
höherer
Ordnung sein.
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Die
Phasenregelschleife 165 weist einen Subtrahierer 167 zur
Ausgabe einer Phasendifferenz als Signal PD am Ausgang 169 auf.
Bevorzugt ist der Subtrahierer 167 zur Subtraktion einer
mit der Regelschleife 165 zurückgeführten Phase von einer Eingangsphase
am Eingang der Phasenregelschleife 165 verschaltet. Das
Regelverhalten der Phasenregelschleife 165 versucht die
Phasendifferenz PD am Ausgang des Subtrahierers 167 auf
Null zu regeln. Ein Wert der Phasendifferenz PD wird dabei für jeden Abtastwert
des komplexen Basisbandsignals CBS erzeugt. Durch die Phasenregelschleife 165 wird eine
Phase aus vorhergehenden Abtastwerten vorausberechnet, so dass die
Phasendifferenz die Differenz zwischen dieser vorausberechneten
Phase und der aktuellen Phase des komplexen Basisbandsignals CBS
ist.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 1 sind die Teilschaltungen 110, 120, 130, 140, 150, 160 der Empfängerschaltung 100 durch
je ein Steuersignal en1, en2, en3, en4, en5, en6 steuerbar. Mittels
des Steuersignals en1, en2, en3, en4, en5, en6 wird die jeweilige
Teilschaltung eingeschaltet und ausgeschaltet. Die Teilschaltungen 110, 120, 130, 140, 150, 160 weisen
hierzu einen Freigabeeingang (engl. enable) auf. Die Möglichkeit
jede Teilschaltung 110, 120, 130, 140, 150, 160 der
Empfängerschaltung
separat durch ein zugehöriges
Steuersignal en1, en2, en3, en4, en5 bzw. en6 zu steuern, kann bei
einem Hochlaufprozess genutzt werden um Teilschaltungen nacheinander
einzuschalten und in ihrer Reihenfolge noch nicht benötigte Teilschaltungen
während
des Hochlaufprozesses später
einzuschalten. Hierdurch wird es ermöglicht die Gesamtstromaufnahme
der Empfängerschaltung 100 zu
reduzieren. Wird die Funktionalität des Empfangs nicht benötigt können alle
Teilschaltungen 110, 120, 130, 140, 150, 160 der Empfängerschaltung 100 zeitgleich
ausgeschaltet werden. Die Steuersignale en1, en2, en3, en4, en5, en6
werden von einer Steuereinheit 200 generiert.
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Die
Steuereinheit 200 ist in 1 lediglich als
Block dargestellt. Die Steuereinheit ist beispielsweise ein Mikrocontroller
oder eine Logikschaltung, beispielsweise eine Zustandsmaschine.
Die Steuereinheit 200 ist zudem mit einer Auswerteschaltung 300 verbunden.
Die Auswerteschaltung 300 und die Steuereinheit 200 können dabei
auch zusammen als ein Schaltungsblock ausgebildet werden, wobei
die Funktionen der Auswerteschaltung 300 beispielsweise
in einer Programmroutine eines Mikrocontrollers abgebildet sind.
Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Auswerteschaltung 300 als
separate Hardware ausgebildet ist, so dass die Funktionalität der Auswerteschaltung 300 parallel
zur Steuereinheit 200 zur Verfügung steht und keine Ressourcen
der Steuereinheit 200 verwendet werden.
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Die
Auswerteschaltung 300 weist einen ersten Vergleicher 310 auf,
der mit dem Ausgang 169 des Subtrahierers 167 zum
Vergleich der Phasendifferenz mit einer ersten Schwelle Sp verbunden
ist. Bei einem Überschreiten
der ersten Schwelle Sp durch die Phasendifferenz ändert sich
ein Ausgangswert CO1 des ersten Vergleichers 310. Der erste
Vergleicher 310 weist einen Eingang zur Einstellung der ersten
Schwelle Sp auf. Die Schwelle Sp kann durch ein Steuersignal ssp
von der Steuereinheit 200 beispielsweise durch Anlegen
eines Schwellwertes oder durch Speichern eines Schwellwertes in
dem ersten Vergleicher 310 eingestellt werden.
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Die
Auswerteschaltung 300 weist einen Zähler 320 auf, der
zum Zählen
mit dem ersten Vergleicher 310 verbunden ist. Der Ausgangswert
CO1 des ersten Vergleichers 310 liegt dabei an einem Freigabeeingang 321 (engl.
enable) des Zählers
an. Der Zähler 320 ist
verschaltet in Abhängigkeit
von dem Ausgangswert CO1 des ersten Vergleichers 310 Taktimpulse
clk (beispielsweise des Takts zur Abtastung) an seinem Takteingang
zu zählen. Über einen
Steuereingang kann der Zähler 320 durch
ein Rücksetzsteuersignal
res von der Steuereinheit 100 zurückgesetzt werden. Am Ausgang
des Zählers 320 wird
der Zählerwert
CT ausgegeben.
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Die
Auswerteschaltung 300 weist einen zweiten Vergleicher 330 auf,
der zum Vergleich des Zählwertes
CT des Zählers 320 mit
einer zweiten Schwelle Sc eingerichtet ist. Überschreitet der Zählwert CT
die Schwelle Sc ändert
sich das Ausgangssignal CO2 des zweiten Vergleichers 330 und
damit der Auswerteschaltung 300. Diese Änderung des Ausgangssignals
der Auswerteschaltung 300 wird von der Steuereinheit 200 – beispielsweise
innerhalb einer Unterbrechungsprogrammroutine (engl. interrupt) – ausgewertet.
Die zweite Schwelle Sc des zweiten Vergleichers 330 ist
durch die Steuereinheit 200 mittels des Steuersignals ssc
einstellbar. Hierzu weist der zweite Vergleicher 330 einen
Steuereingang auf, an dem beispielsweise ein Schwellwert der zweiten
Schwelle Sc anliegt oder in einen Speicher des zweiten Vergleichers 330 eingeschrieben
werden kann.
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Die
Steuereinheit 200 ist zum Ausschalten der Empfängerschaltung 100 in
Abhängigkeit
von dem Ausgangssignal CO2 des zweiten Vergleichers 330 der
Auswerteschaltung 300 eingerichtet.
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Die
Schaltung der 1 bewirkt, dass aus einem über die
Antenne 400 empfangen Signal RF mittels der Teilschaltungen 110, 120, 130, 140 und 150 ein
komplexes Basisbandsignal CBS mit einer Inphase-Komponente I und
einer Quadraturphase-Komponente Q erzeugt wird. Der digitale Demodulator 160 wird
in Synergie zur Demodulation des komplexen Basisbandsignals CBS
für die
Auswerteeinheit 170 und zur Ausgabe der Phasendifferenz
PD genutzt.
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Betrachtet
wird dabei im Folgenden lediglich die Phasendifferenz PD. Die Phasendifferenz
ist dabei von der durch das komplexe Basisbandsignal CBS bedingten
Eingangsphase abhängig.
Um Phasendifferenz PD zu erzeugen wird eine Phasenregelschleife 165 des
Demodulators 160 verwendet. Die Phasenregelschleife 165 weist
einen Subtrahierer 167 auf, der an seinem Ausgang 169 die
Phasendifferenz PD ausgibt. Diese Phasendifferenz PD ist dabei betragsmäßig groß, wenn
eine große Änderung der
Phase des komplexen Basisbandsignals CBS auftritt. Durch die erste
Schwelle Sp werden demzufolge große Änderungen der Eingangsphase
gegenüber
vorhergehenden Abtastwerten ausgewertet. Eine große Änderung
der Eingangsphase tritt besonders bei einem stark gestörten Empfang
oder bei einem Empfang eines Fremdsignals auf. In diesen beiden
Fällen
können
ohnehin keine Daten von der Empfängerschaltung 200 empfangen
werden, so dass es ein Ziel ist die Empfängerschaltung 200 möglichst
schnell wieder auszuschalten um Strom zu sparen und so eine verlängerte Betriebsdauer
im Falle einer batteriebetriebenen Schaltung zu ermöglichen.
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Auch
bei einem möglichen
Empfang von Daten können
vereinzelt große
Phasendifferenzen PD oberhalb der ersten Schwelle Sp auftreten.
Um die Auswerteschaltung 300 gegen diese kleinen, für den Empfang
unbedeutenden Störungen
unempfindlich zu machen ist der Zähler 320 und der zweite
Vergleicher 330 mit der zweiten Schwelle Sc vorgesehen,
so dass erst eine Mindestanzahl von großen Phasenänderungen ermittelt wird, bevor
die Empfängerschaltung 100 durch
die Steuereinheit 200 abgeschaltet wird.
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Im
Folgenden wird die Funktionalität
der Schaltung anhand eines schematischen Diagramms in 2 näher erläutert.
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Im
oberen Teil des Diagramms ist die Phasendifferenz PD bezüglich der
Zeit t dargestellt. Ebenfalls dargestellt ist die erste Schwelle
Sp die zwei Schwellewerte aufweist, so dass der Betrag der Schwelle
Sp von Phasendifferenz PD im Positiven wie im Negativen überschritten
werden kann. Alle Werte der Phasendifferenz PD sind aufgrund der
Abtastungen zeitdiskret.
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Unterhalb
der Phasendifferenz PD ist der Zählwert
CT bezüglich
der Zeit t graphisch dargestellt. Beginnend beim Zeitpunkt t0 wird
die erste Schwelle Sp durch die Phasendifferenz PD mehrmals überschritten,
so dass sich der Zählwert
CT entsprechend erhöht.
Zum Zeitpunkt toff überschreitet der
Zählwert
CT innerhalb des Zeitraums td zwischen den Zeitpunkten t0 und t1
die zweite Schwelle Sc. Im untersten Teil des Diagramms ist dargestellt,
dass das Steuersignal enx zum Zeitpunkt toff seinen Zustand von
High auf Low ändert,
so dass die Empfängerschaltung 100 im
Low-Zustand abgeschaltet wird.
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Nach
einer Zeitspanne schaltet die Steuereinheit 100 die Empfängerschaltung 200 für einen
erneuten Empfang wieder ein. Das zyklische Einschalten wird auch
als Polling bezeichnet.
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In 3 ist
ein Beispiel eines Demodulators 160 mit einer Phasenregelschleife 165 als
Blockschaltplan schematisch dargestellt. Der Demodulator 160 weist
zwei Eingänge
für eine
Inphase-Komponente I und das Quadraturphase-Komponente Q des Basisbandsignals
CBS auf, die mit dem Bandpass 150 verbunden sind. Die Inphase-Komponente
I und die Quadraturphase-Komponente Q gelangen zu einem mit den
Eingängen
verbundenen ersten Übertragungsglied 164,
das eine Arkustangensfunktion aufweist. Am Ausgang des ersten Übertragungsgliedes 164 wird
demzufolge eine zeitabhängige
Phase PIQ abgegeben, das aus der Inphase-Komponente I und aus der Quadraturphase-Komponente
Q gebildet ist. Die zeitabhängige
Phase PIQ hat dabei einen Wertebereich von –π bis π.
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Die
zeitabhängige
Phase PIQ gelangt zu einem mit dem Ausgang des ersten Übertragungsgliedes 164 verbundenen
Subtrahierer 167. Der Subtrahierer 167 vergleicht
durch Subtraktion die zeitabhängige
Phase PIQ mit einer zeitabhängigen
Phase PR die durch die Elemente 165a, 165b, 165c, 165d, 165f, 165g der
Phasenregelschleife 165 aus vorhergehenden Abtastungen
und somit aus vorhergehenden Werten der Inphase-Komponente I und
der Quadraturphase-Komponente Q des Basisbandsignals CBS vorausberechnet
wird.
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Der
Ausgang des Subtrahierers 167 ist mit einem zweiten Übertragungsglied 165a mit
nicht-linearer Übertragungsfunktion
verbunden. Mit dem Ausgang des Subtrahierers 167 ist zudem
die Auswerteschaltung 300 verbunden.
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Wie
in 3 weiterhin dargestellt weist der Demodulator 165 ein
erstes Proportionalglied 165b und einen ersten Integrator 165d auf,
die über
einen Summierer 165c miteinander verbunden sind. Das Proportionalglied 165b ist
weiterhin mit dem zweiten Übertragungsglied 165a und
dem Ausgang des Demodulators 160 verbunden. Mit dem Ausgang
des Demodulators 160 ist die Auswerteeinheit 170 verbunden.
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Der
Ausgang des Integrators 165d gibt die zeitabhängige Phase
PR an einen Eingang des Subtrahierers 167 ab. Die Schleife
aus Subtrahierer 167, erstem Übertragungsglied 165a,
erstem Proportionalglied 165b und erstem Integrator 165d weist
dabei bezogen auf das Ausgangssignal am Ausgang des Demodulators 160 und
auf die Eingangsfrequenz annähernd
Proportional-Regler-Eigenschaften auf.
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Der
Demodulator 160 weist zudem ein zweites Proportionalglied 165f und
einen zweiten Integrator 165g zur Ausbildung einer Phasenregelschleife zweiter
Ordnung auf. Dabei ist der Eingang des zweiten Proportionalglieds 165f mit
dem Ausgang des zweiten Übertragungsglieds 165a und
der Ausgang des zweiten Proportionalglieds 165f mit einem
Eingang des zweiten Integrators 165g und ein Ausgang des
zweiten Integrators 165g mit dem Summierer 165c verbunden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausgestaltungsvariante
der 1 bis 3 beschränkt. Beispielsweise ist es
möglich
eine andere Empfängerschaltung
zur Erzeugung eines komplexen Basisbandsignals vorzusehen. Auch
ist es möglich
auf andere Weise die Phasenänderungsrate
des komplexen Basisbandsignals zu ermitteln. Die Funktionalität des Schaltkreises
gemäß 1 kann
besonders vorteilhaft für
ein Funksystem in einem Kraftfahrzeug verwendet werden.
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- 100
- Empfängerschaltung
- 110
- Eingangsverstärker
- 120
- Mischer
- 130
- Filter
- 140
- Analog-Digital-Umsetzer
- 150
- Filter
- 160
- Demodulator
- 165,
PLL
- Phasenregelschleife
- 165a,
165b, 165c, 165d, 165f, 165g
- Schleifenelemente
- 167
- Subtrahierer
- 169
- Ausgang
- 170
- Auswerteeinheit
- 200
- Steuereinheit
- 300
- Auswerteschaltung
- 310
- Vergleicher
- 320
- Zähler
- 321
- Eingang,
Freigabeeingang
- 330
- Vergleicher
- 400
- Antenne
- RF
- Empfangssignal
- CBS
- komplexes
Basisbandsignal
- PIQ,
PR
- Phase
- PD
- Phasendifferenz
- Sp,
Sc
- Schwelle
- CT
- Zählwert
- CO1,
CO2
- Vergleichsergebnis,
Ausgangswert
- clk
- Taktsignal
- en1,
en2, en3, en4, en5, en6, enx
- Steuersignal,
Freigabesignal
- ssc,
res, ssp
- Steuersignal
- t
- Zeit
- t0,
t1, toff
- Zeitpunkt
- td
- Zeitraum