DE102009039206B4

DE102009039206B4 - Vorrichtung mit digital gesteuertem Oszillator

Info

Publication number: DE102009039206B4
Application number: DE102009039206.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Menkhoff
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2029-08-29
Also published as: US20100052796A1; DE102009039206A1; US8076977B2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines digital gesteuerten Oszillators (DCO), umfassend:
Erzeugen eines Oszillatorsteuersignals (DATA; DATAF) mit einer ersten Rate,
Einspeisen des Oszillatorsteuersignals (DATA; DATAF) in einen digital gesteuerten Oszillator (DCO) mit einer zweiten Rate,
Betreiben einer Zählereinheit (CU) mit einer Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators (DCO), die auf dem Oszillatorsteuersignal (DATA; DATAF) beruht,
Bestimmen von Zählerwerten der Zählereinheit (CU) mit der ersten Rate, und
Einstellen der zweiten Rate entsprechend den Zählerwerten der Zählereinheit (CU).

Description

Spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO - Voltage Controlled Oscillators) werden oft in den integrierten Schaltungen benutzt. VCOs können durch digital gesteuerte Oszillatoren (DCO) ersetzt werden. DCOs werden durch Einspeisen eines Steuersignals in den DCO gesteuert. Das Steuersignal kann ein Steuerwort enthalten, das eine Frequenz darstellt, mit der der DCO schwingen sollte.
Diese Beschreibung wird bereitgestellt, um eine Auswahl beispielhafter Konzepte und Aspekte in vereinfachter Form einzuführen, die unten weiter in der ausführlichen Beschreibung beschrieben werden und soll nicht auf irgendwelche Weise begrenzend sein.
Die Druckschrift US 2006 / 0 290 543 A1 beschreibt ein Verfahren zur Abtastratenwandlung und einen Abtastratenwandler mit einem numerisch gesteuerten Oszillator.
Die Druckschrift DE 10 2004 006 995 A1 beschreibt einen digitalen Phasenregelkreis mit einem digital gesteuerten Oszillator.
Die Druckschrift US 2008 / 0 317 188 A1 betrifft allgemein das Gebiet der Steuersysteme und der Datenkommunikation. Sie betrifft insbesondere Mobiltelefonie und Kommunikationsvorrichtungen wie Bluetooth, WLAN, usw., die eine vollständig digitale Hochfrequenz-Schaltung verwenden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit welcher ein digital gesteuerter Oszillator gesteuert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Ein beispielhafter Aspekt betrifft ein Verfahren zum Steuern eines digital gesteuerten Oszillators, umfassend: Erzeugen eines Oszillatorsteuersignals mit einer ersten Rate, Einspeisen des Oszillatorsteuersignals in einen digital gesteuerten Oszillator mit einer zweiten Rate, Betreiben einer Zählereinheit mit einer Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators, die auf dem Oszillatorsteuersignal beruht, Bestimmen von Zählerwerten der Zählereinheit mit der ersten Rate, und Einstellen der zweiten Rate entsprechend den Zählerwerten der Zählereinheit.
Ein weiterer beispielhafter Aspekt betrifft eine Vorrichtung, umfassend: eine Wandlerschaltung zum Umwandeln eines digitalen Eingangssignals in ein analoges Ausgangssignal mit einer Betriebstaktrate, einen Abtastratenwandler mit einem an einen Eingang der Wandlerschaltung angekoppelten Ausgang, wobei der Abtastratenwandler zum Bereitstellen eines interpolierten digitalen Datensignals am Ausgang ausgelegt ist, eine Zählereinheit mit einem Eingang zum Empfangen der Betriebstaktrate und mit einem an einen Steuereingang des Abtastratenwandlers angekoppelten ersten Ausgang, wobei die Zählereinheit zum Bereitstellen eines Steuersignals am ersten Ausgang ausgelegt ist, eine Steuereinheit mit einem an den ersten Eingang der Zählereinheit angekoppelten ersten Ausgang und mit einem an den Abtastratenwandler angekoppelten zweiten Ausgang, wobei die Steuereinheit zum Bereitstellen eines Zählersteuersignals am ersten Ausgang und zum Bereitstellen eines Abtastratensteuersignals am zweiten Ausgang ausgelegt ist, und einen an einen zweiten Ausgang der Zählereinheit angekoppelten Filter mit einem an die Steuereinheit angekoppelten Ausgang.
Die oben zusammengefassten verschiedenen Aspekte können in verschiedenen Formen verkörpert sein. Die nachfolgende Beschreibung zeigt beispielhafterweise verschiedene Kombinationen und Konfigurationen, in denen die Aspekte ausgeübt werden können. Es versteht sich, dass die beschriebenen Aspekte und/oder Ausführungsformen nur Beispiele sind und dass andere Aspekte und/oder Ausführungsformen benutzt werden können und strukturmäßige und funktionsmäßige Abänderungen durchgeführt werden können, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu weichen.
Aspekte der Erfindung können beispielsweise in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen offensichtlicher werden, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungsfiguren gelesen werden.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
2 zeigt schematisch eine weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
3 zeigt schematisch eine noch weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
4 zeigt schematisch eine noch weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
5 zeigt schematisch eine weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
6 zeigt schematisch eine noch weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
7 zeigt schematisch eine noch weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
8 zeigt schematisch ein Verfahren als eine beispielhafte Ausführungsform.
9 zeigt schematisch ein Verfahren als eine beispielhafte Ausführungsform.
10 zeigt schematisch eine weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
11 zeigt schematisch eine weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
12 zeigt schematisch ein beispielhaftes Zeitdiagramm.
13 zeigt schematisch eine noch weitere Vorrichtung als eine beispielhafte Ausführungsform.
14 zeigt schematisch die Vorrichtung der 13 in weiteren Einzelheiten.
15 zeigt schematisch ein weiteres beispielhaftes Zeitdiagramm.

Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugsziffern allgemein insgesamt zur Bezugnahme auf gleiche Elemente benutzt werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche bestimmte Einzelheiten aufgeführt, um ein gründliches Verständnis eines oder mehrerer Aspekte beispielhafter Ausführungsformen bereitzustellen. Einem Fachmann mag jedoch offenbar sein, dass ein oder mehrere Aspekte der beispielhaften Ausführungsformen mit einem geringeren Grad dieser bestimmten Einzelheiten ausgeführt werden können. Die nachfolgende Beschreibung soll daher nicht in einem begrenzenden Sinn aufgefasst werden.
Während zusätzlich ein bestimmtes Merkmal oder Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform bezüglich nur einer von mehreren Ausführungsformen offenbart sein kann, kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt, so wie es wünschenswert und vorteilhaft für eine beliebige gegebene oder besondere Anwendung sein könnte, mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Ausführungsformen kombiniert werden.
Digital gesteuerte Oszillatoren, so wie auf sie hier Bezug genommen wird, können Vorrichtungen geeignet zum Umwandeln eines digitalen Steuersignals, das z.B. ein digitales Steuerwort oder eine Reihe digitaler Steuerworte sein kann, das in einen Steuersignaleingang des digital gesteuerten Oszillators eingespeist wird, in ein Analogsignal sein. Das in einen digital gesteuerten Oszillator eingespeiste digitale Steuersignal kann Informationen über die Frequenz enthalten, mit der der digital gesteuerte Oszillator schwingen soll. Der digital gesteuerte Oszillator kann zum Empfangen einer Information des digitalen Steuersignals, z.B. eines digitalen Steuerworts, eingerichtet sein und die empfangene Information des eingespeisten digitalen Steuerworts zur Durchführung einer Einzelschwingung oder mehrerer Schwingungen entsprechend der Frequenzinformation innerhalb des digitalen Steuerworts benutzen. Nach Durchführung einer gewissen Menge von Schwingungen, beispielsweise einer Schwingung, kann der digital gesteuerte Oszillator zum Empfangen der nächsten in seinen Steuersignaleingang eingespeisten Information eingerichtet sein. In Abhängigkeit von der Frequenz der durchgeführten Schwingungen kann die Zeitspanne zwischen aufeinander folgenden Empfangsoperationen eines digitalen Steuerworts am Steuersignaleingang des digital gesteuerten Oszillators veränderlich sein. Anders gesagt kann der digital gesteuerte Oszillator seine eigene Betriebsrate entsprechend der Frequenz einstellen, mit der er schwingt.
Ähnlich digital gesteuerten Oszillatoren können Schaltkreise zum Umwandeln eines digitalen Steuersignals in ein Analogsignal auf die gleiche Weise funktionieren, wobei solche Schaltkreise beispielsweise Digital-Analog-Wandler sind. Solche Schaltkreise können ihre Betriebsrate von digital gesteuerten Oszillatoren empfangen.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 als beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung 100 kann einen digital gesteuerten Oszillator DCO mit einem Steuersignaleingang 12 und einem Ausgang 13 aufweisen. Der digital gesteuerte Oszillator DCO ist zum Empfangen eines digitalen Steuersignals am Steuersignaleingang 12 zur Durchführung von Schwingungen gemäß den Informationen des digitalen Steuersignals und zum Ausgeben einer Analogausgabe am Ausgang 13 ausgelegt. Die Vorrichtung 100 kann weiterhin eine Interpoliervorrichtung IP wie beispielsweise einen Interpolator oder einen Abtastratenwandler, insbesondere einen gebrochenzahligen Abtastratenwandler, mit einem Dateneingang 10 aufweisen, der mit einem digitalen Datensignal DATA gespeist werden kann. Die Interpoliervorrichtung IP kann zum Interpolieren des digitalen Datensignals DATA gemäß einer veränderlichen Interpolationsrate und zum Bereitstellen einer interpolierten Ausgabe des digitalen Datensignals DATA an einem Ausgang 11 eingerichtet sein. Das digitale Datensignal DATA kann in die Interpoliervorrichtung IP mit einer Datensignalrate eingespeist werden, und das interpolierte Datensignal kann am Ausgang 11 mit einer interpolierten Datensignalrate ausgegeben werden. Insbesondere kann die Datensignalrate niedriger als die interpolierte Datensignalrate sein. Das Verhältnis der Datensignalrate und der interpolierten Datensignalrate kann jedoch von einer beliebigen Größe sein. Die Interpoliervorrichtung IP kann weiterhin einen Steuereingang 14 aufweisen, wo die Interpolierrate gemäß einem Steuersignal verändert werden kann.
Das Datensignal DATA kann Informationen über eine gewünschte Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators DCO führen, insbesondere kann das Datensignal DATA ein Digitalsignal mit einer Reihe von digitalen Steuerworten sein, die zum Steuern der Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators DCO eingerichtet sind. Die digitalen Steuerworte können codierte Informationen über die Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators DCO führen. Das Datensignal DATA kann mit einer konstanten Rate in die Interpoliervorrichtung IP eingespeist werden. Die durch das Datensignal DATA geführten Informationen können zum Erzeugen eines Steuersignals benutzt werden, das zum Steuern der Interpolationsrate der Interpoliervorrichtung IP eingerichtet ist. Insbesondere kann die Interpolationsrate vom Verhältnis der gewünschten Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators DCO abhängig sein, so wie es sich durch die durch das Datensignal DATA geführten Informationen und die tatsächliche Datensignalrate ergibt. Wenn beispielsweise das Datensignal DATA mit einer ersten Datensignalrate R1 in den Eingang 10 eingespeist wird und in den im Datensignal DATA enthaltenen Informationen die gewünschte Schwingungsrate R2 eingestellt ist, wird die Interpoliervorrichtung IP so gesteuert, dass die Interpolationsrate R2/R1 beträgt, d.h. für jeden Abtastwert des Datensignals DATA werden R2/R1 Abtastwerte am Ausgang 11 der Interpoliervorrichtung IP ausgegeben. Auch sind andere Abhängigkeiten der Interpolationsrate vom Verhältnis der Datensignalrate und der gewünschten Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators DCO möglich.
Der digital gesteuerte Oszillator DCO kann zum Empfangen eines Abtastwertes am Ausgang 11 der Interpoliervorrichtung IP nach jedem Abschluss der vorhergehenden Schwingung ausgelegt sein. So kann durch Bereitstellen einer Menge von Abtastwerten am Ausgang 11 der Interpoliervorrichtung IP vorgesehen sein, dass für jeden Abtastwert des in den Eingang 10 der Interpoliervorrichtung IP eingespeisten Datensignals DATA genügend Abtastwerte erzeugt werden, um den Bedarf nach neuen Abtastwerten des digital gesteuerten Oszillators DCO zu erfüllen.
Um dies weiter zu erläutern, könnte man das Szenario in Betracht ziehen, wo die Datensignalrate und die Interpolationsrate konstant gehalten werden würden. Man betrachte weiterhin den Fall, dass im Verlauf der Zeit die gewünschte Schwingungsrate ansteigt. Dann würde sich die erforderliche Zeit zum Abschließen einer Schwingung durch den digital gesteuerten Oszillator DCO verkürzen und damit die Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Empfangsoperationen neuer Abtastwerte am Eingang 12 des digital gesteuerten Oszillators DCO verkürzen. Da die Interpolationsrate als konstant angenommen wird, würden die am Ausgang 11 der Interpoliervorrichtung IP bereitgestellten interpolierten Abtastwerte als Eingabe in den digital gesteuerten Oszillator DCO in einer kürzeren Zeitdauer als bei einer niedrigeren gewünschten Schwingungsrate benutzt werden. So würde nach dieser kürzeren Zeitdauer der digital gesteuerte Oszillator DCO Abtastwerte des interpolierten Datensignals empfangen, die nur später empfangen wären, wenn die gewünschte Schwingungsrate nicht angehoben worden wäre, was möglicherweise zu Ungenauigkeiten in der Steuerung der Schwingung führt. Der Fachmann wird bemerken, dass ein ähnliches Szenario vorliegen würde, wenn die gewünschte Schwingungsrate abnehmen würde.
Durch Bereitstellen einer veränderlichen Menge von Abtastwerten des interpolierten digitalen Datensignals in einer gegebenen Zeitdauer am Ausgang 11 der Interpoliervorrichtung kann die Zeit, die dafür erforderlich ist, dass der digital gesteuerte Oszillator DCO die bereitgestellte veränderliche Menge von Abtastwerten empfängt, auf die Zeitspanne eingestellt werden, während der die gewünschte Schwingungsfrequenz aufrechterhalten sein sollte. Man betrachte das Beispiel, wo das digitale Datensignal in den Eingang 10 der Interpoliervorrichtung IP mit einer Datensignalrate R1 eingespeist wird und der digital gesteuerte Oszillator DCO ursprünglich mit der Schwingungsfrequenz f2 entsprechend einer Abtastwertempfangsrate R2 am Eingang 12 des digital gesteuerten Oszillators DCO schwingt. In diesem Fall könnte es eine Zeit T2 dauern, dass der digital gesteuerte Oszillator DCO n Abtastwerte des interpolierten digitalen Steuersignals am Ausgang 11 der Interpoliervorrichtung IP empfängt, wobei n=R2/R1. Wenn beispielsweise die gewünschte Schwingungsfrequenz dann auf einen Wert f3>f2 ansteigt, kann der Oszillator mit einer Schwingungsfrequenz f3 entsprechend einer Abtastwertempfangsrate R3 schwingen, wobei R3>R2. Die Interpolationsrate der Interpoliervorrichtung IP kann dann erhöht werden, so dass mehr Abtastwerte des digitalen Steuersignals am Ausgang 11 der Interpoliervorrichtung IP bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Interpolationsrate auf R3/R1 erhöht werden. Es wird dann eine Zeit T3 dauern, dass der digital gesteuerte Oszillator DCO m Abtastwerte des interpolierten digitalen Steuersignals am Ausgang 11 der Interpoliervorrichtung IP empfängt, wobei m=R3/R1. Obwohl die Abtastwertempfangsrate R3 höher als die Abtastwertempfangsrate R2 ist, ist die Menge von Abtastwerten des interpolierten digitalen Steuersignals m höher als die Menge n zuvor. Die Zeit T3 wird daher gleich der Zeit T2 sein. Anders gesagt kann eine Einstellung der Interpolationsrate der Interpoliervorrichtung IP zum Kompensieren von Variationen der Abtastwertempfangsrate des digital gesteuerten Oszillators DCO benutzt werden. Wie der Fachmann erkennen wird, kann sich ein ähnliches Beispiel ergeben, wenn die Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO auf f4<f2 abfällt.
2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 200 als beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung 200 ist der Vorrichtung 100 insoweit ähnlich, als dass sie eine Interpoliervorrichtung IP und einen digital gesteuerten Oszillator DCO ähnlich den entsprechenden in der Vorrichtung 100 aufweisen kann. Weiterhin kann ähnlich der Vorrichtung 100 ein digitales Datensignal DATA für die Interpoliervorrichtung IP bereitgestellt werden. Die Vorrichtung 200 kann eine Steuereinheit CTRL zum Steuern der Interpolationsrate der Interpoliervorrichtung IP aufweisen. Die Steuereinheit CTRL kann einen ersten Eingang 22, einen zweiten Eingang 24 und einen Ausgang 23 aufweisen. In den ersten Eingang 22 kann das digitale Datensignal DATA eingespeist werden, das an einem stromaufwärts des Eingangs 10 der Interpoliervorrichtung IP angeordneten Knoten 21 abgezweigt sein kann. Der Ausgang 23 kann an den Steuereingang 14 der Interpoliervorrichtung IP angekoppelt sein, wo die Interpolationsrate entsprechend einem durch die Steuereinheit CTRL erzeugten digitalen Steuersignal verändert werden kann. Der zweite Eingang 24 kann zum Empfangen eines Bezugssignals eingerichtet sein.
Das Bezugssignal kann beispielsweise eine Kanalfrequenz CH sein. Die Vorrichtung 200 kann zum Erzeugen von Schwingungen am digital gesteuerten Oszillator DCO mit Schwingungsfrequenzen innerhalb eines gewissen Frequenzbereichs um eine Durchschnittsfrequenz herum benutzt werden. Diese Durchschnittsfrequenz kann die Kanalfrequenz CH, beispielsweise eine Trägerfrequenz eines Übertragungskanals in einer Funkanwendung sein. Datensignale können auf die Trägerfrequenz aufmoduliert sein, woraus sich Schwihgungsfrequenzen innerhalb eines geringen Bereichs um die Trägerfrequenz herum ergeben. Die Kanalfrequenz CH kann zum Definieren einer Durchschnittsinterpolationsrate für die Interpoliervorrichtung IP benutzt werden. Wenn beispielsweise die Datensignalrate des digitalen Datensignals DATA 20 MHz betragen kann und die Kanalfrequenz 10 GHz betragen kann, kann die Durchschnittsinterpolationsrate der Interpoliervorrichtung 500 interpolierte Abtastwerte pro Abtastwert des digitalen Datensignals DATA betragen. Das interpolierte digitale Steuersignal weise beispielsweise die Werte 0, -25 und 50 auf. Der entsprechende Modulationshub, der mit diesen Werten gesteuert werden soll, kann 0, -500 MHz bzw. +1 GHz, betragen. Die anzuwendenden Interpolationsraten sind 10 000/20 + 0 = 500, 10 000/20 - 25 = 475 bzw. 10 000/20 + 50 = 550. Auch können andere Werte für die Datensignalrate und die Kanalfrequenz benutzt werden. Die Vorrichtung 200 kann wie weiter unten in 10 dargestellt und beschrieben in eine Phasenregelschleife (PLL-Kreis, Phase Locked Loop) eingekoppelt sein. Eine mögliche beispielhafte Ausführungsform der Steuereinheit CTRL ist ausführlicher in der 11 beschrieben.
3 zeigt schematisch eine Vorrichtung 300 als beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung 300 ist den Vorrichtungen 100 und 200 insoweit ähnlich, als dass sie einen digital gesteuerten Oszillator DCO ähnlich den entsprechenden in den Vorrichtungen 100 und 200 aufweisen kann. Die Vorrichtung 300 kann eine Abtasteinheit SU mit einem Eingang 10 und einem Ausgang 11 aufweisen. Der Eingang 10 wird mit einem digitalen Datensignal DATA ähnlich den digitalen Datensignalen in den Vorrichtungen 100 und 200 gespeist. Die Abtasteinheit SU kann eine Interpoliervorrichtung ähnlich der Interpoliervorrichtung IP in den Vorrichtungen 100 und 200 sein. Die Abtasteinheit SU kann auch ein Abtast- und Halte-Register zum Empfangen von Abtastwerten des digitalen Datensignals DATA am Eingang 10 und Speichern derselben in Halte-Registern sein, auf die durch den digital gesteuerten Oszillator DCO am Ausgang 11 zugegriffen werden kann.
Die Vorrichtung 300 kann eine Taktkorrektureinheit mit einem Taktfehlerdetektor TED aufweisen, der zum Betrieb mit einer . durch die Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO vorgegebenen Betriebsrate eingerichtet ist. Der Taktfehlerdetektor TED kann damit einen an den Ausgang 13 des digital gesteuerten Oszillators DCO über einen Knoten 33 stromabwärts des digital gesteuerten Oszillators DCO angekoppelten Eingang 31 aufweisen. Er kann weiterhin einen Eingang 34 aufweisen, der zum Empfang des digitalen Datensignals DATA oder eines vom digitalen Datensignal DATA abgeleiteten und für die Informationen in dem digitalen Datensignal DATA repräsentativen Signals eingerichtet sein kann. Wenn die Abtasteinheit SU als ein Abtast- und Halte-Register ausgeführt ist, kann der Taktfehlerdetektor TED zum Steuern der Zugriffsrate des digital gesteuerten Oszillators DCO auf die Halte-Register des Abtast- und Halte-Registers über einen Steuerweg 32 eingerichtet sein. Wenn die Abtasteinheit SU als ein Interpolator, ein Abtastratenwandler, insbesondere ein gebrochenzahliger Abtastratenwandler oder eine ähnliche Interpoliervorrichtung ausgeführt ist, kann der Taktfehlerdetektor TED zum Steuern der Interpolationsrate der Abtasteinheit SU über den Steuerweg 32 eingerichtet sein.
Der Taktfehlerdetektor TED kann zum Erkennen einer Abweichung der momentanen Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO von der durch die Informationen im digitalen Datensignal DATA vorgegebenen gewünschten Schwingungsfrequenz ausgelegt sein. Wenn die momentane Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO höher als die gewünschte Schwingungsfrequenz ist, kann der Taktfehlerdetektor TED die Abtasteinheit so steuern, dass der digital gesteuerte Oszillator DCO angewiesen wird, Abtastwerte am Ausgang 11 der Abtasteinheit nicht so häufig zu empfangen. Wenn anderseits die momentane Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO niedriger als die gewünschte Schwingungsfrequenz ist, kann der Taktfehlerdetektor TED die Abtasteinheit so steuern, dass der digital gesteuerte Oszillator DCO angewiesen wird, Abtastwerte am Ausgang 11 der Abtasteinheit häufiger zu empfangen. Wenn der digital gesteuerte Oszillator DCO ein idealer digital gesteuerter Oszillator wäre, würde die Ausgabe des Taktfehlerdetektors TED Null oder ein einem Fehler Null gleichwertiger Wert sein. Der Taktfehlerdetektor TED kann weiterhin soausgelegt sein, dass er mit der Rate des digitalen Datensignals DATA als Bezugsrate im Vergleich zur Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO versorgt wird. Eine ausführlichere Ausführungsform eines Taktfehlerdetektors TED ist in der 8 dargestellt. Es ist zu bemerken, dass die in 3 gezeigte Schaltung eine Rückkopplungsstruktur zum Steuern der Schwingungsfrequenzausgabe des digital gesteuerten Oszillators in Übereinstimmung mit der durch die Informationen im digitalen Datensignal DATA definierten gewünschten Schwingungsfrequenz ist. So ist die Funktion der Rückkopplungsschleife mit dem Taktfehlerdetektor TED und der Abtasteinheit SU der Funktion der herkömmlichen Rückkopplungsschleife in einem PLL-Schaltkreis ähnlich und kann damit eine solche herkömmliche PLL-Rückkopplungsschleife ersetzen oder ergänzen. Es ist zu bemerken, dass die Rückkopplungsschleife der 3 mit dem Taktfehlerdetektor TED und der Abtasteinheit SU ohne einen Multimodulteiler und/oder einen Rauschformer, so wie sie typischerweise in herkömmlichen PLL-Rückkopplungsschleifen enthalten sind, ausgeführt sein kann.
4 zeigt schematisch eine Vorrichtung 400 als beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung 400 ist der Vorrichtung 100 und 200 insoweit ähnlich, als dass sie einen digital gesteuerten Oszillator DCO und eine Interpoliervorrichtung IP ähnlich den entsprechenden in den Vorrichtungen 100 und 200 aufweisen kann. Weiterhin kann sie eine Steuereinheit CTRL ähnlich der Steuereinheit CTRL nach der Darstellung in 2 und einen Taktfehlerdetektor TED ähnlich dem in der 3 gezeigten Taktfehlerdetektor TED aufweisen.
Die durch eine gepunktete Linie angedeutete Steuereinheit CTRL ist ausführlicher in 4 dargestellt und die unten ausführlich aufgeführten Bestandteile der Steuereinheit CTRL können denen in der Steuereinheit CTRL der 2 ähnlich sein. Der Unterschied zwischen der Steuereinheit CTRL in der 4 und den Steuereinheiten CTRL in 2 und 11 besteht darin, dass die in der 4 zusätzlich einen an den Knoten 45 angekoppelten Eingang aufweisen kann. Die Steuereinheit CTRL kann einen numerisch gesteuerten Oszillator NCO mit einem an den Steuereingang 14 der Interpoliervorrichtung IP angekoppelten Ausgang 44, eine Summiereinheit 41 mit einem an einen Eingang des numerisch gesteuerten Oszillators NCO angekoppelten Ausgang, einen ersten an den Knoten 45 angekoppelten Eingang, einen zweiten an einen Kanalfrequenzeingang CH der Steuereinheit CTRL angekoppelten Eingang und einen dritten Eingang aufweisen. Die Steuereinheit CTRL kann weiterhin einen Multiplikator 40 mit einem an einen Knoten 47 angekoppelten ersten Eingang, einen zweiten Eingang zum Empfangen einer Normalisierungskonstante k und einen an den dritten Eingang der Summiereinheit 41 angekoppelten Ausgang aufweisen.
Der Multiplikator 40 kann zum Empfangen des digitalen Datensignals DATA eingerichtet sein, das optional durch den Eingang in eine Summiereinheit 42 abgeändert werden kann. In anderen Ausführungsformen kann die Summiereinheit 42 weggelassen werden, und das digitale Datensignal DATA kann unverändert in den Multiplikator 40 eingespeist werden. Am Multiplikator 40 kann das digitale Datensignal durch eine Normalisierungskonstante k normalisiert werden. Insbesondere kann die Normalisierungskonstante k zum Umwandeln von als digitale Steuerworte der digitalen Datenabtastwerte codierten Informationswerten in eigentliche Frequenzwerte benutzt werden. Die Summiereinheit 41 kann einen Kanalfrequenzwert CH empfangen, der der Ausgabe des Multiplikators 40 zugefügt werden kann. Die Summiereinheit 41 kann weiterhin zum Zufügen eines von einer unten beschriebenen Taktkorrektureinheit COR zugeführten zusätzlichen Frequenzwertes über den Knoten 45 zum Kanalfrequenzwert CH und der Ausgabe des Multiplikators 40 angeordnet sein. Die Ausgabe der Summiereinheit 41 kann als Eingabe in den numerisch gesteuerten Oszillator NCO bereitgestellt werden. Der numerisch gesteuerte Oszillator NCO kann zum Erzeugen eines Steuersignals entsprechend der Eingabe der Summiereinheit 41 ausgelegt sein, wobei dieses Steuersignal zum Steuern der Interpolationsrate der Interpoliervorrichtung IP benutzt werden kann. Der Fachmann wird erkennen, dass es gleicherweise möglich sein kann, dass der numerisch gesteuerte Oszillator NCO ein in der 3 beschriebenes Abtast- und Halte-Register steuert, wobei das Steuersignal des numerisch gesteuerten Oszillators NCO zum Steuern der Rate benutzt werden kann, mit der der digital gesteuerte Oszillator DCO Abtastwerte der Halte-Register des Abtast- und Halte-Registers empfängt.
Nach der Darstellung in der 4 kann die Vorrichtung 400 eine Summiereinheit 42 stromaufwärts der Interpoliervorrichtung IP aufweisen. Die Summiereinheit 42 ist beispielhafterweise als stromaufwärts des Knotens 47 angeordnet dargestellt, an dem das (abgeänderte) digitale Datensignal DATA zu einem Eingang der Steuereinheit CTRL abgezweigt wird. Es kann jedoch auch bereitgestellt werden, dass die Summiereinheit 42 stromabwärts des Knotens 47 und stromaufwärts der Interpoliervorrichtung IP angeordnet ist. Die Summiereinheit 42 ist zum Empfangen eines Korrektursignals der unten beschriebenen-Taktkorrektureinheit COR über den Knoten 45 ausgelegt. In diesem Fall kann die Ausgabe der Taktkorrektureinheit COR in die Steuereinheit CTRL eingespeist werden oder nicht. Auch kann die Summiereinheit 42 weggelassen werden, wobei die Ausgabe der Taktkorrektureinheit COR nur in die Steuereinheit CTRL eingespeist wird.
Die Taktkorrektureinheit COR kann einen wie in 3 beschriebenen Taktfehlerdetektor TED enthalten. Auch kann die Taktkorrektureinheit COR ein Schleifenfilter LF mit einem an den Ausgang des Taktfehlerdetektors TED angekoppelten Eingang und mit einem an einen Eingang der Steuereinheit CTRL und/oder einen Eingang der Summiereinheit 42 angekoppelten Ausgang enthalten. Der Taktfehlerdetektor TED kann mit einer Betriebsrate entsprechend der Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO betreibbar sein und kann zum Erkennen einer Abweichung der Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO von der durch die Informationen im digitalen Datensignal DATA gegebenen gewünschten Schwingungsfrequenz ausgelegt sein. Dahingehend empfängt der Taktfehlerdetektor TED für die gewünschte Schwingungsfrequenz und/oder für die Abtastrate des digitalen Datensignals DATA repräsentative Informationen an einem Bezugseingang 34 (beispielsweise wird in der in 7 gezeigten bestimmten Ausführungsform der Bezugseingang 34 des Taktfehlerdetektors TED durch den Zählereingang 81 bereitgestellt). Der Taktfehlerdetektor TED kann zum Ausgeben eines Taktfehlersignals an das Schleifenfilter LF eingerichtet sein. Insbesondere kann das Schleifenfilter LF als ein Breitband-Schleifenfilter LF eingerichtet sein. Die Ausgabe des Schleifenfilters LF kann als Korrektursignal für das digitale Datensignal DATA und/oder als Eingangssignal für den numerisch gesteuerten Oszillator NCO benutzt werden.
5 zeigt schematisch eine Vorrichtung 500 als eine beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung 500 ist den Vorrichtungen 100, 200 und 400 insoweit ähnlich, als dass sie einen digital gesteuerten Oszillator DCO und eine den entsprechenden in den Vorrichtungen 100 und 200 ähnliche Interpoliervorrichtung IP aufweisen kann. Die Vorrichtung 500 kann weiterhin eine der Steuereinheit CTRL in 4 ähnliche Steuereinheit CTRL einschließlich eines numerisch gesteuerten Oszillators NCO, eines Multiplikators 50 mit einem Eingang für eine Normalisierungskonstante k und einem Eingang für ein digitales Datensignal DATAF, das an einem stromaufwärts der Interpoliervorrichtung IP angeordneten Knoten 57 abzweigt, einer Summiereinheit 51, mit einem Eingang für eine Kanalfrequenz CH und einem an die Interpoliervorrichtung IP2 über den numerisch gesteuerten Oszillator NCO angekoppelten Ausgang aufweisen. Weiterhin kann die Vorrichtung 500 eine Taktkorrektureinheit COR mit einem Taktfehlerdetektor TED und ein Schleifenfilter LF ähnlich dem entsprechenden Taktfehlerdetektor TED und dem Schleifenfilter LF in der 4 enthalten.
Die Vorrichtung 500 kann eine zweite Interpoliervorrichtung IP2 aufweisen, die insbesondere als ein Interpolator oder gebrochenzahliger Abtastratenwandler oder Abtast- und Halte-Register wie in Verbindung mit 1 bis 4 besprochen ausgeführt sein. Die zweite Interpoliervorrichtung IP2 kann einen an einen zweiten Ausgang des numerisch gesteuerten Oszillators NCO in der Steuereinheit CTRL angekoppelten Steuereingang aufweisen. Die Vorrichtung 500 kann einen Digital-Analog-Wandler DAC mit einem an einen Ausgang der zweiten Interpoliervorrichtung IP2 angekoppelten Eingang aufweisen. Die Vorrichtung 500 kann einen Mischer MIX mit einem über den Knoten 56 an den digital gesteuerten Oszillator DCO angekoppelten ersten Eingang und einen über einen Knoten 58 an den Digital-Analog-Wandler DAC angekoppelten zweiten Eingang aufweisen. Der Knoten 58 kann stromabwärts des Digital-Analog-Wandlers DAC und stromaufwärts des Mischers MIX angeordnet sein, wo ein Ausgang des Digital-Analog-Wandlers DAC zu einem zweiten Eingang der Taktkorrektureinheit COR abgezweigt sein kann. Die Taktkorrektureinheit COR kann einen zweiten Taktfehlerdetektor TED2 mit einem an den Knoten 58 angekoppelten Eingang und einem an das Schleifenfilter LF angekoppelten Ausgang enthalten. Ein Ausgang des Schleifenfilters LF kann über einen Knoten 55 an einen Eingang der Steuereinheit, insbesondere an einen Eingang der Summiereinheit 51 und an einen Eingang einer optionalen Summiereinheit 52 angekoppelt sein. Sofern vorhanden kann die Summiereinheit 52 stromaufwärts der Interpoliervorrichtung IP angeordnet und zum Ausgeben einer Summe des digitalen Datensignals DATAF und der Ausgabe des Schleifenfilters LF ausgelegt sein. Die Summiereinheit 52 ist beispielhafterweise als zwischen dem Knoten 57 und der Interpoliervorrichtung IP angekoppelt dargestellt. Auch kann die Summiereinheit 52 stromabwärts des Knotens 57 angeordnet sein. Obwohl dies in der 5 nicht dargestellt ist, ist es zu bemerken, dass eine weitere optionale Summiereinheit ebenfalls stromaufwärts der zweiten Interpoliervorrichtung IP2 angeordnet sein kann, wobei die weitere Summiereinheit zum Ausgeben einer Summe eines digitalen Datensignals DATAR und der Ausgabe des Schleifenfilters LF an die zweite Interpoliervorrichtung IP2 ausgelegt ist. Dahingehend kann ein Eingang der weiteren Summiereinheit an den Knoten 55 angekoppelt sein.
Es könnte weiterhin möglich sein, einen weiteren Knoten stromaufwärts der Interpoliervorrichtung IP2 anzuordnen, wo das digitale Datensignal DATAR zu einem dem Multiplikator 50 ähnlichen weiteren Multiplikator abgezweigt wird. Der weitere Multiplikator kann zum Ausgeben des Produkts des am weiteren, Knoten abgezweigten digitalen Datensignals DATAR und einer Normalisierungskonstante k an einen weiteren Eingang der Summiereinheit 51 angeordnet sein. Die Summiereinheit 51 kann dann zum Aufbauen einer Summe der Kanalfrequenz CH, der Eingabe des Knotens 55, der Eingabe des Multiplikators 50 und der Eingabe eines weiteren Multiplikators eingerichtet sein und zum Ausgeben dieser Summe zu dem numerisch gesteuerten Oszillator NCO. Der Fachmann wird erkennen, dass zahlreiche Variationen von Anordnungen von Summiereinheiten stromaufwärts der Interpoliervorrichtungen IP und IP2 und Eingaben an die Summiereinheit 51 möglich sind, von denen alle im Rahmen der in der 5 dargestellten beispielhaften Ausführungsform enthalten sind. Anders gesagt kann die Ausgabe des Schleifenfilters LP an den Knoten 55 für jede Kombination von Eingängen der Gruppe von Summiereinheiten bereitgestellt werden, die die Summiereinheit 51 und/oder die Summiereinheit 52 und/oder eine weitere, stromaufwärts der zweiten Interpoliervorrichtung IP2 angeordnete Summiereinheit einschließen kann. Jede dieser Kombinationen kann die Bereitstellung eines Knotens stromaufwärts der jeweiligen Interpoliervorrichtungen IP und IP2 bedeuten, wo eines der jeweiligen digitalen Datensignale DATAF und DATAR zu einem der zwei jeweiligen Multiplikatoren abgezweigt sein kann, die jeweils zum Ausgeben eines Produkts einer Normalisierungskonstante mit jedem der jeweiligen digitalen Datensignale DATAF und DATAR an einen jeweiligen Eingang der Summiereinheit 51 eingerichtet sein kann. Darüber hinaus kann jede der so angeordneten Kombinationen weiterhin das Anordnen der jeweiligen Summiereinheit stromaufwärts der jeweiligen Interpoliervorrichtungen IP und IP2 entweder stromaufwärts oder stromabwärts des jeweiligen Knotens stromaufwärts der jeweiligen Interpoliervorrichtungen IP und IP2 bedeuten, wo eines der jeweiligen digitalen Datensignale DATAF und DATAR abgezweigt sein kann.
Die Vorrichtung 500 kann zum Erzeugen eines analogen Ausgangssignals am Mischer MIX benutzt werden. Ein erstes digitales Datensignal DATAF, insbesondere ein digitales Frequenzdatensignal eines Polarfunksenders kann am Eingang der Interpoliervorrichtung IP bereitgestellt werden. Ein zweites digitales Datensignal DATAR, insbesondere ein digitales Radialdatensignal eines Polarfunksenders kann am Eingang der Interpoliervorrichtung IP2 bereitgestellt werden. Das erste und das zweite digitale Datensignal DATAF und DATAR können wie in Verbindung mit den digitalen Datensignalen DATA in 1 bis 4 beschrieben ähnliche Eigenschaften aufweisen. Die Interpoliervorrichtungen IP und IP2 sind zum Interpolieren der digitalen Datensignale DATAF bzw. DATAR unter Verwendung einer steuerbaren Interpolationsrate eingerichtet. Die Interpolationsrate kann durch durch den numerisch gesteuerten Oszillator NCO erzeugte Steuersignale gesteuert und in Steuereingänge der Interpoliervorrichtungen IP und IP2 eingegeben werden. Die interpolierten digitalen Datensignale können abtastwertweise am digital gesteuerten Oszillator DCO bzw. dem Digital-Analog-wandler DAC empfangen werden. Der Digital-Analog-Wandler DAC kann mit einer Betriebsrate betreibbar sein, die durch die Betriebsrate des digital gesteuerten Oszillators DCO gesteuert wird. Anders gesagt kann die Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO die Rate steuern, mit der der digital gesteuerte Oszillator DCO und der Digital-Analog-Wandler DAC Abtastwerte an den Ausgängen der jeweiligen Interpoliervorrichtungen IP und IP2 empfangen können. Die Ausgänge des digital gesteuerten Oszillators DCO und des Digital-Analog-Wandlers DAC können an Knoten 56 bzw. 58 zu den Taktfehlerdetektoren TED bzw. TED2 abgezweigt sein. Die Taktfehlerdetektoren TED und TED2 können zum Erkennen eines Taktfehlers der Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators DCO bezüglich der gewünschten, durch die Informationen in den digitalen Datensignalen DATAF bzw. DATAR vorgegebenen Schwingungsfrequenz eingerichtet sein. Dahingehend können die Taktfehlerdetektoren TED und TED2 dem Eingang 34 des Taktfehlerdetektors TED in 3 und 4 ähnliche Eingänge 34 aufweisen. Die Funktionsweise der Taktfehlerdetektoren TED und TED2 ist der Funktionsweise des in der 3 beschriebenen Taktfehlerdetektors TED ähnlich. Die Ausgaben der Taktfehlerdetektoren TED und TED2 können in das Schleifenfilter LF eingespeist werden, das wiederum gefilterte Fehlerwerte an die Summiereinheit 52, die Summiereinheit 51 und die möglicherweise angeordnete weitere Summiereinheit stromaufwärts der Interpoliervorrichtung IP2 ausgeben kann.
Die Ausgaben des digital gesteuerten Oszillators DCO und des Digital-Analog-Wandlers DAC können in den Mischer MIX eingegeben werden, der zum Erzeugen eines gemischten analogen Ausgangssignals, insbesondere eines gemischten Radial- und Frequenzausgangssignals zur Funkübertragung eines Polarfunksenders ausgelegt sein kann. Der Mischer MIX kann mit der gleichen Rate wie der digital gesteuerte Oszillator DCO und der Digital-Analog-Wandler DAC, insbesondere mit einer Funkfrequenz von 900 MHz betreibbar sein. Hinsichtlich der 4 und 5 können die Knoten 45 und 55 auch als nicht an die Addiereinheiten 41 bzw. 51 angekoppelt eingerichtet sein, d.h. die Ausgabe der Schleifenfilter LF muss nicht der Steuereinheit CTRL zugeführt werden. Auch können die Addiereinheiten 42 und/oder 52 möglicherweise weggelassen werden, d.h. die Ausgabe der Schleifenfilter LF muss nicht zur Eingangsleitung zur Interpoliervorrichtung IP zurückgeführt werden. In jeder der beispielhaften Ausführungsformen in 4 und 5 kann eine Kombination der Rückkopplungsstruktur zur Eingangsleitung zu der Interpoliervorrichtung IP ausgeführt sein, d.h. beispielsweise kann eine Addiereinheit ähnlich der Addiereinheit 52 in der Vorrichtung 400 enthalten sein, oder eine der Addiereinheit 42 ähnliche Addiereinheit kann in der Vorrichtung 500 enthalten sein.
Es kann weiterhin möglich sein, beide Taktfehlerdetektoren TED und TED2 in der Vorrichtung 500 wegzulassen, sodass die Steuerung der Interpolationsrate der Interpoliervorrichtungen IP und IP2 durch die Eingabe der digitalen Datensignale DATAF und DATAR in einer der Steuerung der Interpolationsrate nach der Darstellung in 2 ähnlichen Mitkopplungsstruktur bestimmt sein kann. Weiterhin ist es möglich, den Taktfehlerdetektor TED wegzulassen, d.h. nur den Taktfehlerdetektor TED2 bereitzustellen. In diesem Fall beruht der durch den Taktfehlerdetektor TED2 berechnete und zur Rückkopplungssteuerung benutzte Taktfehler auf den im radialen Datensignal DATAR enthaltenen Radialinformationen.
6 zeigt schematisch eine Vorrichtung 600 als beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung 600 ist der Vorrichtung 500 ähnlich, wobei die gleichen Bezugszeichen und Ziffern zum Bezeichnen der gleichen Bestandteile wie in 5 insgesamt benutzt werden. Die Vorrichtung 600 kann weiterhin einen Multimodulteiler MMD mit einem an einen Ausgang des digital gesteuerten Oszillators DCO angekoppelten ersten Eingang und einem an den Ausgang eines Sigma-Delta-Wandlers ΣΔ angekoppelten zweiten Eingang enthalten. An dem Sigma-Delta-Wandler ΣΔ kann ein Eingang an einen Ausgang einer Addiereinheit 60 mit einem ersten Eingang zum Empfangen eines digitalen Tiefpass-Datensignals DATAFLO und einem zweiten Eingang zum Empfangen der Kanalfrequenz CH angekoppelt sein. An dem Multimodulteiler MMD kann ein Ausgang an einen ersten Eingang eines Zeit-Digital-Wandlers TDC angekoppelt sein. Ein zweiter Eingang des Zeit-Digital-Wandlers TDC kann zum Empfangen eines Bezugstakts CLK ausgelegt sein und ein Ausgang des Zeit-Digital-Wandlers TDC kann an einen Eingang eines Tiefpass-Schleifenfilters LFLO angekoppelt sein. Ein Ausgang des Tiefpass-Schleifenfilters LFLO kann an einen ersten Eingang einer Addiereinheit 61 mit einem zweiten Eingang zum Empfangen eines digitalen Hochpass-Datensignals DATAFHI und mit einem an den Knoten 57 und an den Dateneingang der Addierschaltung 52 angekoppelten Ausgang angekoppelt sein.
Der Multimodulteiler MMD kann zum Teilen der Ausgabe des digital gesteuerten Oszillators DCO ausgelegt sein. Das Teilungsverhältnis kann von der rauschgeformten Summe der Kanalfrequenz CH und dem Tiefpassteil des digitalen Datensignals DATAFLO abhängig sein, insbesondere dem Tiefpassteil des digitalen Frequenzdatensignals in einem Polarfunksender, wobei diese Summe durch die Addiereinheit 60 erzeugt und durch den Sigma-Delta-Wandler ΣΔ rauschgeformt sein kann. Nach Teilung kann das Ausgangssignal des digital gesteuerten Oszillators DCO mit einem Bezugstäktsignal CLK am Zeit-Digital-Wandler TDC verglichen werden, der die Differenz des geteilten Ausgangssignals des digital gesteuerten Oszillators DCO und des Bezugstakts CLK in einen Digitalfehlerwert umwandeln kann. Der Digitalfehlerwert kann dann durch ein Tiefpass-Schleifenfilter LFLO gefiltert werden, das insbesondere ein Schmalband-Schleifenfilter sein kann. Das Schmalband-Schleifenfilter kann zum Unterdrücken des durch den Sigma-Delta-Wandler ΣΔ erzeugten Hochfrequenzrauschens ausgelegt sein. Nach dem Filtern kann der Digitalfehlerwert dem Hochpassteil des digitalen Datensignals DATAFHI zugefügt werden, besonders dem Hochpassteil des digitalen Frequenzdatensignals in einem Polarfunksender. Die Summe des Hochpassteils des digitalen Datensignals DATAFHI und des Digitalfehlerwerts kann dann als Eingabe in die Addierschaltung 52 benutzt werden, wobei diese Ausgabe als Eingabe in die Interpoliervorrichtung IP benutzt wird.
Der Fachmann wird erkennen, dass eine ähnliche Phasenregelschleife wie oben beschrieben auch für den Digital-Analog-Wandlungsweg einschließlich der Interpoliervorrichtung IP2 und des Digital-Analog-Wandlers DAC angeordnet werden kann. Insbesondere könnte es möglich sein, eine Phasenregelschleifenanordnung zur gleichen Zeit für jeden der Datensignalwege anzuordnen. Auch könnte es möglich sein, eine Phasenregelschleifenanordnung nur für den Radialdatensignalweg anzuordnen und die Phasenregelschleifenanordnung für den Frequenzdatensignalweg wegzulassen. Darüber hinaus könnte die oben ausführlich beschriebene Phasenregelschleifenanordnung für eine beliebige der Vorrichtungen 100, 200, 300, 400 oder 500 angeordnet werden.
7 zeigt schematisch eine Vorrichtung 700 als beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung 700 kann einen Abtastratenwandler SRC, eine Wandeleinheit CONV, eine Zählereinheit CU, einen numerisch gesteuerten Oszillator NCO und ein Schleifenfilter LF enthalten. Einem Dateneingang des Abtastratenwandlers SRC kann ein digitales Datensignal DATA ähnlich den digitalen Datensignalen in 1 bis 4 zugeführt werden. An dem Abtastratenwandler SRC kann ein Teil mit einer niedrigen Betriebsrate und ein Teil mit einer hohen Betriebsrate arbeiten. Die niedrige Betriebsrate kann durch die Aktualisierungsrate, d.h. die Abtastrate des digitalen Datensignals DATA gegeben sein, d.h. die Aktualisierungsfrequenz der digitalen Steuerworte, die in dem digitalen Datensignal DATA enthalten sein können. Der Abtastratenwandler SRC kann insbesondere ein gebrochenzahliger Abtastratenwandler mit einer veränderlichen und steuerbaren Abtastrate sein. Der Abtastratenwandler SRC kann abzweigende Wege enthalten, wobei jeder Weg ein Mehrphasenfilter P1, P2, P3 76 aufweist. Die gezeigte Anzahl von abzweigenden Wegen und Mehrphasenfiltern 76 ist beispielhafterweise auf 3 eingestellt, es können jedoch eine beliebige Anzahl von Mehrphasenfiltern 76 und abzweigenden Wegen in dem Abtastratenwandler SRC implementiert sein. Der Abtastratenwandler SRC kann einen steuerbaren Schalter 77 stromabwärts der Mehrphasenfilter 76 enthalten, wobei der steuerbare Schalter 77 zum gezielten Ankoppeln eines der Mehrphasenfilter 76 an einen Ausgangsanschluss des steuerbaren Schalters 77 zu einer Zeit ausgelegt ist. Der Ausgangsanschluss des steuerbaren Schalters 77 kann an einen Ausgang des Abtastratenwandlers SRC angekoppelt sein. Der Abtastratenwandler SRC kann zum Bereitstellen eines interpolierten digitalen Datensignals für einen Dateneingang einer Wandeleinheit CONV eingerichtet sein. Obwohl ein Abtastratenwandler SRC mit einer Mehrzahl von abzweigenden Wegen und Mehrphasenfiltern 76 dargestellt ist, dient diese Ausführungsform nur als beispielhafte Ausführungsform und es kann ebenso gut eine beliebige andere Art von Abtastratenwandler SRC benutzt werden, die zum Bereitstellen einer veränderlichen und steuerbaren Abtastrate in der Lage ist.
Die Wandeleinheit CONV kann eine Schaltung zum Umwandeln eines digitalen Eingangssignals in ein analoges Ausgangssignal mit einer Betriebstaktrate sein. Die Betriebstaktrate der Wandeleinheit CONV kann insbesondere die hohe Betriebsrate sein, mit der ein Teil des Abtastratenwandlers SRC betrieben wird. Die Betriebstaktrate kann von dem Wert der vom Abtastratenwandler SRC ausgegebenen im interpolierten digitalen Datensignal enthaltenen digitalen Steuerworte abhängig sein. Die Wandeleinheit CONV kann insbesondere ein digital gesteuerter Oszillator ähnlich dem digital gesteuerten Oszillator DCO in 1 bis 6 oder ein Digital-Analog-Wandler ähnlich dem Digital-Analog-Wandler DAC in 5 oder 6 sein. Die Wandeleinheit CONV kann zum Ausgeben eines analogen Ausgangssignals ausgelegt sein.
Die Betriebstaktrate der Wandeleinheit CONV kann zum Steuern der Betriebsrate einer Zählereinheit CU benutzt werden. Die Zählereinheit CU kann einen zum Empfangen eines für die Betriebstaktrate repräsentativen Signals, d.h. eines Taktsignals der Wandeleinheit CONV ausgelegten Takteingang 80 aufweisen. Insbesondere kann die Zählereinheit CU zum Zählen mit jedem Tick des Taktsignals ausgelegt sein. Die Zählereinheit CU kann einen ersten Eingang 81 aufweisen, der dafür eingerichtet ist, an ein Zählersteuersignal eines numerisch gesteuerten Oszillators NCO angekoppelt zu werden. Das durch den numerisch gesteuerten Oszillator NCO ausgegebene Zählersteuersignal wird einer Nachschlagetabelle 85 zugeführt, von der eine Ausgabe in ein Halte-Register 84 eingespeist wird. Eine Ausgabe des Halte-Registers wird in den ersten Eingang 81 der Zählereinheit CU eingespeist. Die Zählereinheit CU kann einen an ein Halte-Register 74 mit einem an eine Nachschlagetabelle 73 angekoppelten Ausgang angekoppelten Ausgang 82 aufweisen. An der Nachschlagetabelle 73 kann ein Ausgang an einen Eingang eines Schleifenfilters LF angekoppelt sein. Die Zählereinheit CU kann zum Steuern des in dem Abtastratenwandler SRC enthaltenen steuerbaren Schalter 77 ausgelegt sein. Insbesondere kann die Zählereinheit CU zum Steuern der Zeitgabe des Schaltens des steuerbaren Schalters 77 eingerichtet sein und kann steuern, welches der Mehrphasenfilter 76 zu jeder gegebenen Zeit an den Ausgang des Abtastratenwandlers SRC angekoppelt ist.
Ein Ausgang des Schleifenfilters LF kann an einen ersten Eingang einer Addiereinheit 71 angekoppelt sein. Die Addiereinheit 71 kann einen zweiten Eingang zum Empfangen eines Kanalfrequenzsignals CH ähnlich dem Kanalfrequenzsignal CH in 2, 4, 5 und 6 aufweisen. Die Addiereinheit 71 kann einen dritten Eingang zum Empfangen einer Ausgabe einer Multipliziereinheit 70 aufweisen. Die Multipliziereinheit 70 kann einen ersten Eingang zum Empfangen des digitalen Datensignals DATA und einen zweiten Eingang zum Empfangen eines Normalisierungsfaktors k aufweisen. Ein Ausgang der Addiereinheit 71 kann an einen Eingang des numerisch gesteuerten Oszillators NCO gekoppelt sein. Der numerisch gesteuerte Oszillator NCO kann zum Steuern der Abtastrate des Abtastratenwandlers SRC ausgelegt sein.
Ein Fachmann wird erkennen, dass andere nicht in der 7 gezeigte Ausführungsformen ebenfalls abgeleitet werden können. Beispielsweise könnte es in der Vorrichtung 700 möglich sein, eine weitere Addiereinheit stromaufwärts des Abtastratenwandlers SRC bereitzustellen. Die weitere Addiereinheit kann zum Empfangen des digitalen Datensignals DATA an einem ersten Eingang und einer Ausgabe des Schleifenfilters LF an einem zweiten Eingang ausgelegt sein. Die weitere Addiereinheit kann zum Ausgeben einer Summe des digitalen Datensignals DATA und eines Ausgangssignals des Schleifenfilters LF und Einspeisen derselben in den Abtastratenwandler SRC ausgelegt sein. Einem Fachmann können viele andere Möglichkeiten offenbar sein, wenn Merkmale der in 1 bis 7 gezeigten Vorrichtungen kombiniert werden.
Unter Bezugnahme auf 8 wird nunmehr ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung 700 gegeben. 8 zeigt Ticks der starren äquidistanten Signalrate bei einer niedrigen Rate in der ersten Zeile. Die niedrige Rate kann eine Betriebsrate der Bauteile in der Vorrichtung 700 der 7 sein, die auf der linken Seite der gepunkteten Linie dargestellt sind. Der Abtastratenwandler SRC der Vorrichtung 700 kann einen linken Teil aufweisen, der mit der niedrigen Rate betreibbar sein kann. 8 zeigt Ticks der Signalrate bei der hohen Rate in der zweiten Zeile. Die hohe Rate kann eine Betriebsrate der Bauteile in der Vorrichtung 700 der 7 sein, die auf der rechten Seite der gepunkteten Linie dargestellt sind. Der Abtastratenwandler SRC der Vorrichtung 700 kann einen rechten Teil aufweisen, der mit der hohen Rate betreibbar sein kann.
Die hohe Rate kann um einen Faktor von rund 10 in Bezug auf die niedrige Rate höher sein. Die hohe Rate und die niedrige Rate müssen nicht unbedingt proportional sein. Insbesondere kann die hohe Rate zeitlich variabel sein und kann von in dem dem Abtastratenwandler SRC zugeführten digitalen Datensignal DATA enthaltenen digitalen Steuerworten abhängig sein. In diesem Fall kann der zeitliche Abstand zwischen Einzelticks der hohen Rate veränderlich sein. In der dritten Zeile der 8 sind nur diejenigen Ticks in der hohen Rate dargestellt, die die ersten Ticks sind, die nach Ticks in der niedrigen Rate auftreten.
Ein digitales Datensignal DATA kann mit der äquidistanten niedrigen Rate erzeugt werden, d.h. für jeden Tick der niedrigen Rate wird ein digitales Steuerwort auf serielle Weise abgegeben. Die digitalen Steuerworte können Informationen über eine gewünschte Umwandlungsrate der Wandeleinheit CONV enthalten. Insbesondere können die digitalen Steuerworte zum Steuern eines digital gesteuerten Oszillators DCO ausgelegte Steuerworte sein. Das digitale Datensignal DATA kann mit einem Normalisierungsfaktor k normalisiert und in den numerisch gesteuerten Oszillator NCO eingespeist werden. Der numerisch gesteuerte Oszillator NCO kann zum Berechnen einer optimalen Abtastrate für den Abtastratenwandler SRC ausgelegt sein, die von der niedrigen Rate und den im digitalen Datensignal DATA enthaltenen Steuerinformationen abhängig sein kann. Insbesondere kann die optimale Abtastrate so berechnet werden, dass sie dem Verhältnis der gewünschten Schwingungsfrequenz eines digital gesteuerten Oszillators und der Aktualisierungsrate des digitalen Datensignals gleich ist. Der numerisch gesteuerte Oszillator NCO kann ein für die optimale Abtastrate repräsentatives Signal erzeugen und es in den Steuereingang des Abtastratenwandlers SRC einspeisen. Vom Abtastratenwandler SRC wird dann das digitale Datensignal DATA entsprechend der optimalen Abtastrate interpoliert.
Vom numerisch gesteuerten Oszillator NCO kann ein Zählersteuersignal für die Zählereinheit CU erzeugt werden. Die Zählereinheit CU kann als ein Abwärtszähler ausgelegt sein, d.h. die Zählereinheit CU beginnt bei einem vorbestimmten ganzzahligen Zählerwert und verringert den Zählerwert mit jedem Tick der Betriebsrate der Zählereinheit CU um 1. Die Betriebsrate der Zählereinheit CU kann von der Betriebsrate der Wandeleinheit CONV abhängig sein, beispielsweise der Schwingungsfrequenz eines digital gesteuerten Oszillators DCO. Dieses Dekrementalverhalten ist in der letzten Zeile der 8 dargestellt. Bei dem ersten dargestellten Tick beträgt der Zählerwert der Zählereinheit 6. Bei dem zweiten in der letzten Zeile gezeigten Tick, der mit dem zweiten in der zweiten Zeile der 8 gezeigten Tick zusammentrifft, wird der Zählerwert um 1 auf den Wert von 5 verringert. Dieses Muster geht so lange weiter, bis der Zählerwert bei dem in der letzten Zeile der 8 gezeigten siebten Tick auf 0 verringert ist. Das durch den numerisch gesteuerten Oszillator NCO erzeugte Zählersteuersignal kann zum Rücksetzen des Zählerwerts der Zählereinheit CU auf einen Rücksetzwert bei dem nachfolgenden Tick benutzt werden. Diese nachfolgenden Ticks sind in der letzten Zeile der 8 durch nach oben auf die jeweiligen Rücksetzticks zeigende Pfeile angezeigt. In dem dargestellten Beispiel wird der erste Rücksetzwert am achten Tick der letzten Zeile der 8 auf 9 gesetzt. Nach Rücksetzen des Zählerwerts kann die Zählereinheit CU wieder mit Verringern des Zählerwerts beginnen, bis der Zählerwert wieder 0 erreicht. In dem dargestellten Beispiel wird der Zählerwert wieder durch den NCO 84 rückgesetzt, diesmal auf den Wert A. Anders gesagt kann die Zählereinheit CU zum wiederholten Zählen einer veränderlichen vorbestimmten Anzahl von Ticks mit der hohen Rate ausgelegt sein. Ein Fachmann wird erkennen, dass es viele gleicherweise machbare Wege zum Betreiben einer Zählereinheit gibt, beispielsweise einer Zählereinheit mit einem schrittweise ansteigenden Zählerwert oder ähnlichen in der Technik bekannten Zählertechniken. Die Zählereinheit CU ist nicht auf das oben ausführlich dargestellte beispielhafte Betriebsverfahren begrenzt.
Während des Betriebs der Zählereinheit CU können verschiedene ausgeprägte Arten von Ticks vorkommen. Wenn als Erstes der Zählerwert 0 erreicht, kann die Zählereinheit ein Schaltersteuersignal erzeugen, das dem Abtastratenwandler SRC zugefügt wird. In der Annahme eines beispielhafterweise für die 7 beschriebenen Abtastratenwandlers kann das Schaltersteuersignal zum Betreiben des steuerbaren Schalters 77 in dem Abtastratenwandler SRC benutzt werden, sodass eines der Mehrphasenfilter 76 gezielt an einen Ausgangsanschluss des steuerbaren Schalters 77 angekoppelt wird. Nach der Darstellung in 8 kann das Schaltersteuersignal zeitlich so gesteuert werden, dass die Zeiten, wenn der steuerbare Schalter 77 an einen anderen der Mehrphasenfilter 76 angekoppelt ist, im Wesentlichen nicht mit Ticks der niedrigen Rate zusammentreffen. Wenn der steuerbare Schalter 77 zu einer im Wesentlichen mit einem Tick der niedrigen Rate zusammentreffenden Zeit an ein anderes Mehrphasenfilter 76 angekoppelt ist, könnte der Inhalt des einen der Mehrphasenfilter 76 möglicherweise ausgelesen werden, ehe das digitale Steuerwort in den Mehrphasenfiltern 76 aktualisiert werden kann. Dadurch könnte ein überholtes digitales Steuerwort aus den Mehrphasenfiltern 76 an den Ausgangsanschluss des steuerbaren Schalters 78 weitergeleitet werden. Wenn die Zeitspanne zwischen einem Tick der niedrigen Rate und die Zeitgabe des Schaltens des steuerbaren Schalters 77 groß genug ist, könnte sichergestellt sein, dass die Mehrphasenfilter 76 mit dem neuesten digitalen Steuerwort des digitalen Datensignals DATA aktualisiert sind. Es können daher geringe Schwankungen der Tickfrequenz in der hohen Rate kompensiert werden. Wenn natürlich eine andere Art von Abtastratenwandler SRC benutzt wird, würde das Schaltersteuersignal den Abtastratenwandler SRC auf geeignete Weise steuern müssen.
Wenn zweitens ein Tick der niedrigen Rate auftritt, kann die Zählereinheit CU ein für den Zählerwert bei dem dem Tick der niedrigen Rate direkt nachfolgenden nächsten Tick der hohen Rate repräsentatives Signal erzeugen, d.h. an der in der dritten Zeile der 8 angezeigten Stelle. Dieses Signal kann dem Halte-Register 74 zugefügt und zur Nachschlagetabelle 73 weitergeleitet werden. Das Schleifenfilter LF kann einen für das durch die Zählereinheit CU ausgegebene Signal repräsentativen Wert der Nachschlagetabelle 73 empfangen und ein gefiltertes Signal an die Addiereinheit 71 ausgeben. Wenn beispielsweise die Betriebsrate der Zählereinheit CU aufgrund von Taktfehlern in der Wandeleinheit CONV oder aufgrund einer höheren gewünschten Schwingungsfrequenz eines digital gesteuerten Oszillators DCO ansteigt, können die Ticks der höheren Rate häufiger bezüglich der Ticks der niedrigen Rate auftreten, die mit einer konstanten Rate auftreten können. In diesem Fall wird der Zählerwert beim jeweiligen ersten Tick der hohen Rate nach jedem Tick der niedrigen Rate abnehmen, da die Zählereinheit CU den Zählerwert schneller als ursprüng- , lieh erwartet verringert. Dann wird das für den Zählerwert repräsentative Signal anzeigen, dass die Tickgeschwindigkeit der hohen Rate zugenommen hat und die Ausgabe des Schleifenfilters LF kann zum Einstellen des Eingangssignals in den numerisch gesteuerten Oszillator NCO benutzt werden. Vom numerisch gesteuerten Oszillator NCO kann dann das Zählersteuersignal eingestellt werden. Insbesondere kann der numerisch gesteuerte Oszillator NCO das Zählersteuersignal zum Erhöhen des Wertes einstellen, auf den der Zählerwert rückgesetzt wird, nachdem die Zählereinheit CU den Zählerwert auf 0 verringert hat. Daher kann in der nächsten abwärts zählenden Zeitspanne der anfängliche Zählerwert höher gesetzt werden und die Zählereinheit CU kann länger zum Erniedrigen des Zählerwerts auf 0 brauchen. Wenn andererseits die Betriebsrate der Zählereinheit CU abnimmt, kann der numerisch gesteuerte Oszillator NCO das Zählersteuersignal zum Rücksetzen des Zählerwerts auf einen niedrigeren Wert als zuvor einstellen. Anders gesagt kann die Zählereinheit CU eine Schätzung über die langfristigen Abweichungen der Betriebsrate der Zählereinheit CU und der Wandeleinheit CONV von der erwarteten Betriebsrate ausgeben, und über die durch das Schleifenfilter LF bereitgestellte Rückkopplungsschleife kann der numerisch gesteuerte Oszillator NCO den Zählerrücksetzwert einstellen. Wenn der Zählerrücksetzwert auf diese Weise eingestellt wird, wird die Zeitgabe der Schaltung des steuerbaren Schalters 77 so gesteuert, dass die Schaltzeiten des steuerbaren Schalters 77 im Wesentlichen nicht mit Ticks der niedrigen Rate zusammentreffen.
Zusätzlich kann die Ausgabe des Schleifenfilters LF durch den numerisch gesteuerten Oszillator NCO zum Einstellen der Abtastrate des Abtastratenwandlers SRC benutzt werden. Wenn die Betriebsrate der Wandeleinheit CONV zunimmt, nimmt die Betriebsrate der Zählereinheit CU zu. In diesem Fall wird das für den Zählerwert am nächsten Tick der hohen Rate unmittelbar nach dem Tick der niedrigen Rate repräsentative Signal abnehmen. Über die Rückkopplungsschleife durch das Schleifenfilter LF kann der numerisch gesteuerte Oszillator NCO dann die Abtastrate des Abtastratenwandlers SRC so erhöhen, dass es mehr interpolierte Werte des digitalen Datensignals DATA geben kann, die in die mit einer höheren Betriebsrate fungierende Wandeleinheit eingespeist werden können.
Die Zählereinheit CU kann möglicherweise die Zeitspanne zwischen einem Tick der niedrigen Rate und dem nachfolgenden nächsten Tick der hohen Rate bestimmen. Wenn die niedrige Rate und die hohe Rate in keinem Verhältnis zueinander stehen, kann diese Zeitspanne ein Bruchteil der Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Ticks der hohen Rate betragen. Auf diese Weise kann es möglich sein, dass die Zählereinheit CU Taktfehler mit einer höheren zeitlichen Auflösung als die durch die Betriebsrate der Zählereinheit CU gegebene zeitliche Auflösung bestimmen kann. Die bestimmte Zeitspanne zwischen einem Tick der niedrigen Rate und dem nachfolgenden nächsten Tick der hohen Rate kann zum weiteren Einstellen der Abtastrate des Abtastratenwandlers SRC und zum weiteren Einstellen des durch den numerisch gesteuerten Oszillator NCO erzeugten Zählersteuersignals benutzt werden. Es kann möglich sein, diese Zeitspanne durch Verwenden eines dem Zeit-Digital-Wandler TDC in der 6 ähnlichen Zeit-Digital-Wandlers zu bestimmen.
9 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens. In einem ersten Schritt wird ein Oszillatorsteuersignal mit einer ersten Rate erzeugt. In einem zweiten Schritt wird das erzeugte Oszillatorsteuersignal in einen digital gesteuerten Oszillator mit einer zweiten Rate eingespeist. In einem dritten Schritt wird eine Zählereinheit mit einer Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators betrieben, wobei diese Schwingungsrate aus im Oszillatorsteuersignal enthaltenen Informationen abgeleitet sein kann. Die Zählereinheit kann insbesondere ein Abwärts- oder ein Aufwärts-Ganzzahlzähler sein, obwohl auch jede beliebige sonstige bekannte Zählereinheit benutzt werden kann. In einem vierten Schritt werden Zählerwerte der Zählereinheit mit der ersten Rate bestimmt. Die bestimmten Zählerwerte werden in einem fünften Schritt zum Einstellen der zweiten Rate benutzt.
10 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1000 als beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung 1000 ist der Vorrichtung 200 insoweit ähnlich, als dass sie eine Steuereinheit CTRL, eine Interpoliervorrichtung IP und einen digital gesteuerten Oszillator DCO ähnlich den entsprechenden in der Vorrichtung 200 aufweisen kann. Zusätzlich kann die Vorrichtung 1000 eine Phasenregelschleife ähnlich der Phasenregelschleife der Vorrichtung 600 mit einem Multimodulteiler MMD, einem Sigma-Delta-Wandler ΣΔ, einem Zeit-Digital-Wandler TDC und einem Tiefpass-Schleifenfilter LFLO aufweisen.
11 zeigt schematisch eine Vorrichtung als beispielhafte Ausführungsform. Die Vorrichtung zeigt ausführlicher die Steuereinheit CTRL der 2. Die Steuereinheit CTRL kann eine Addiereinheit 41, einen Kanalfrequenzeingang CH, einen Multiplikator 40 und einen numerisch gesteuerten Oszillator NCO ähnlich den jeweiligen in 4 und 5 gezeigten aufweisen.
Es ist zu bemerken, dass die Ausführungsform der 7 mit beliebigen der in 1 bis 6 und 10, 11 gezeigten Ausführungsformen kombiniert werden kann, ohne von der Idee und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.
Weiterhin ist zu bemerken, dass es möglich ist, Taktfehlerinformationen durch Verwenden anderer Ausführungsformen von Taktfehlerdetektoren als der von einem Zähler CU wie in 7 dargestellt abhängigen Taktfehlerdetektorausführungsform zu erhalten. Beispielsweise können die in den oben beschriebenen Ausführungsformen benutzten Taktfehlerdetektoren TED und TED2 Zeit-Digital-(TDC-) Wandler enthalten. Der Zeit-Digital-Wandler (TDC) kann zum direkten Messen des Taktes der Schwingungsfrequenz des digital gesteuerten Oszillators benutzt werden, z.B. der Zeitabstände zwischen den hochratigen Ticks wie in der Zeile 2 der 8 dargestellt. Diese Taktinformationen, die auch mit einer höheren Auflösung als die Taktabstände zwischen den aufeinander folgenden hochratigen Ticks gemessen werden können, können direkt mit die gewünschte Schwingungsfrequenz anzeigenden Taktinformationen verglichen werden. Auf Grundlage dieses Vergleichs können die Taktfehlerinformationen abgeleitet werden. Eine noch weitere Möglichkeit zum Erhalten von Taktfehlerinformationen besteht in der Verwendung von zum Erkennen von Nulldurchgängen zwischen zwei aufeinander folgenden Zeichen auf dem Datenweg stromaufwärts der Wandeleinheit CONV, insbesondere des digital gesteuerten Oszillators DCO eingerichteten Taktfehlerdetektoren TED und TED2. Diese Taktinformationen können nur mit der niedrigen Rate erhalten werden. Beispielsweise können die Taktinformationen in dem digitalen Radialdatensignal DATAR durch den Taktfehlerdetektor TED2 ausgewertet werden. Ein Fachmann wird erkennen, dass es möglich sein kann, beliebige der aufgeführten Verfahren zum Bestimmen von Taktabweichungen des Ausgangssignals der Wandeleinheit CONV zu kombinieren.
12 zeigt ein beispielhaftes Zeitdiagramm als Teil des in 8 gezeigten beispielhaften Zeitdiagramms. Es sind mit einer niedrigen Rate auftretende Ticks 121 und mit einer hohen Rate auftretende Ticks 122 dargestellt. Im vorliegenden Beispiel treten für jeweils drei Ticks 121 der niedrigen Rate, 32 Ticks 122 der hohen Rate auf. Diese Zahlen sind nur ein Beispiel, und es kann jedes sonstige Verhältnis von Ticks bereitgestellt werden. Die niedrige Rate kann die Abtastrate eines digitalen Datensignals ähnlich den digitalen Datensignalen DATA, DATAF und DATAR in 1 bis 7 sein und kann insbesondere die gleiche Rate wie die in 8 gezeigte niedrige Rate sein. Die hohe Rate kann die Abtastrate eines digital gesteuerten Oszillators DCO sein und kann insbesondere die gleiche Rate wie die in 8 gezeigte hohe Rate sein.
Damit 32 Ticks 122 der hohen Rate während des Auftretens von drei Ticks 121 der niedrigen Rate auftreten, müssen 32/3 Ticks 122 zwischen zwei Ticks 121 der niedrigen Rate auftreten. Mit dieser Zahl können zwei Werte verbunden sein - die ganzzahlige volle Tickzählung 123 mit der hohen Rate und der Teilrest 124 zwischen dem letzten Tick der hohen Rate und einem nachfolgenden Tick der niedrigen Rate. In dem gezeigten Beispiel ist die volle Tickzählung 123 als 10 und die Teiltickzählung 124 als 2/3 dargestellt. Die volle Tickzählung 123 kann einer Variablen lfsrCycl zugewiesen sein, während die Teiltickzählung 124 einer Variablen Offset zugewiesen sein kann. Für die darauffolgende Zeitspanne zwischen zwei Ticks der niedrigen Rate würden sich die Variablen IfsrCycl und Offset auf 11 bzw. 1/3 ändern, da in dieser Zeitdauer 11 volle Ticks auftreten und der Bruchteil einer Tickperiode in der hohen Rate zwischen dem 11. Tick der hohen Rate und dem nachfolgenden Tick der niedrigen Rate 1/3 beträgt.
13 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach einer beispielhaften Ausführungsform. 13 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines numerisch gesteuerten Oszillators NCO. Der numerisch gesteuerte Oszillator NCO kann als beispielhafte Ausführungsform für die in 4 bis 7 und 11 gezeigten numerisch gesteuerten Oszillatoren NCO benutzt werden kann. Der numerisch gesteuerte Oszillator NCO kann einen Eingang 131 zum Empfangen eines Eingangssignals DATA, einen ersten Ausgang,132 zum Ausgeben eines ersten Ausgangssignals lfsrCycl und einen zweiten Ausgang 133 zum Ausgeben eines zweiten Ausgangssignals Offset aufweisen. Die Signale lfsrCycl und Offset können insbesondere die in 12 beschriebenen Variablen lfsrCycl und Offset sein. Das Eingangssignal DATA kann insbesondere ein skaliertes digitales Datensignal mit einem Oszillatorsteuersignal für einen digital gesteuerten Oszillator DCO sein.
Das Signal lfsrCycl kann an einen Eingang 81 einer Zählereinheit CU, möglicherweise über eine Nachschlagetabelle 85 und ein Halte-Register 84 nach der Darstellung in 7 angekoppelt sein. Das Signal lfsrCycl kann insbesondere zum Bestimmen des Zählerwerts der Zählereinheit CU benutzt werden, auf den die Zählereinheit CU rückgesetzt werden sollte, wenn die Zählereinheit CU einen Zählzyklus beendet hat. Diese Zählerwerte können in der Nachschlagetabelle 85 gespeichert sein und können als Reaktion auf das Signal lfsrCycl ausgelesen werden. Das Signal Offset kann an einen Steuereingang 14 einer Abtasteinheit wie z.B. eines Interpolators IP oder eines Abtastratenwandlers SRC nach der Darstellung in 4 bis 7 und 10 und 11 angekoppelt sein. Das Signal Offset kann insbesondere zum Bestimmen von Filterkoeffizienten des Interpolators IP benutzt werden.
14 zeigt schematisch ausführlicher eine beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung der 13. Die in 14 gezeigte Vorrichtung stellt eine ausführlichere Ausführungsform der in 13 gezeigten Vorrichtung dar und kann ein NCO sein. Der NCO enthält einen ersten Eingang 131, einen ersten Ausgang 132 und einen zweiten Ausgang 133, wobei der erste Eingang 131 mit einem dritten Addierer 145 verbunden ist. Der dritte Addierer 145 ist mit einem ersten (oberen) Signalweg, einem zweiten (mittleren) Signalweg und einem dritten (unteren) Signalweg verbunden.
Der erste Signalweg enthält einen ersten Addierer 146, eine erste Abwerfeinheit 147, ein erstes Register 148a und ein NICHT-Gatter 149, die in Reihe angeordnet sind. Das erste Register 148a und der erste Addierer 146 sind durch eine Rückkopplungsschleife 150 verbunden. Der Ausgang des NICHT-Gatters 149 ist mit dem ersten Ausgang 132 verbunden. Der zweite Signalweg enthält eine zweite Abwerfeinheit 151 und eine Vergleichseinheit 152, die in Reihe angeordnet sind. Die Vergleichseinheit 152 ist an einen zwischen der ersten Abwerfeinheit 147 und dem ersten Register 148a angeordneten Kontakt mit dem ersten Signalweg verbunden. Der dritte Signalweg enthält eine dritte Abwerfeinheit 153, einen zweiten Addierer 154 und einen Schalter 155. Der Schalter 155 enthält zwei, den zweiten Ausgang 133 gezielt über ein zweites Register 148b mit der dritten Abwerfeinheit 153 oder dem zweiten Addierer 154 verbindende Schalterstellungen. Weiterhin ist der Schalter 155 mit der Vergleichseinheit 152 verbunden. Der NCO enthält weiterhin einen mit dem dritten Addierer 145 verbundenen zweiten Eingang 141. Das zweite Register 148b kann zum Synchronisieren der am zweiten Ausgang 133 und dem ersten Ausgang 132 verfügbaren Ausgaben des NCO benutzt werden.
Im Folgenden wird eine Betriebsweise des NCO unter Verwendung des Zeitdiagramms der 15 erläutert. Das erste Zeitintervall zwischen den ersten zwei Ticks 121 entspricht einem ersten Betriebszyklus des NCO. In den ersten Eingang 131 des NCO wird ein Verhältnis eines Niederfrequenztakts mit der niedrigen Rate und eines Hochfrequenztakts mit der hohen Rate eingegeben. Ein dieses Verhältnis darstellendes Datenwort kann beispielsweise durch 29 (insbesondere vorzeichenlose) Bit dargestellt werden, wobei die sechs höchstwertigen Bit (MSB) einen ganzzahligen Teil des Verhältnisses darstellen und die übrigen 23 niedrigstwertigen Bit (LSB) einen Dezimalteil des Verhältnisses darstellen. Für den Fall des Zeitdiagramms in der 15 könnte das Verhältnis einen Wert von 16/3 aufweisen. Dementsprechend stellen die sechs MSB einen ganzzahligen Teil von Fünf dar, und die 23 LSB stellen einen Dezimalteil von 1/3 dar.
Das Verhältnis des Niederfrequenztakts und Hochfrequenztakts kann durch einen durch den zweiten Eingang 141 bereitgestellten Korrekturwert korrigiert werden. Der Korrekturwert wird dem Verhältnis über den dritten Addierer 145 hinzugefügt. Eine solche Korrektur kann für den Fall unstabiler Frequenztakte hilfreich sein, die im Fall von die Frequenztakte erzeugenden unstabilen Oszillatoren auftreten können. Im Folgenden wird angenommen, dass der Korrekturwert Null beträgt.
Der Bruchteilwert von 16/3 wird zum ersten Addierer 146 weitergeleitet. Da das erste Register 148a auf einen Wert Null für den ersten Betriebszyklus des NCO eingestellt ist, stellt die Rückkopplungsschleife 150 einen Wert von Null für den ersten Addierer 146 bereit. Die erste Abwerfeinheit 147 empfängt daher einen Wert von 16/3 und verwirft, d.h. löscht, die den ganzzahligen Teil von 16/3 darstellenden sechs MSB, d.h. einen Wert von Fünf. Die einen Wert von 1/3 darstellenden übrigen 23 LSB werden zum ersten Register 148a weitergeleitet. Das NICHT-Gatter 149 empfängt den Wert von 1/3 und zieht diesen Wert von einem Wert von Eins ab, was zu einem Wert zum ersten Ausgang 132 weitergeleiteten Wert von 2/3 führt. Die beschriebene Subtraktion entspricht dem Invertieren der 23 LSB und kann damit auch als eine Inversion bezeichnet werden.
Weiterhin auf den ersten Betriebszyklus des NCO Bezug nehmend werden die sechs MSB von der zweiten Abwerfeinheit 151 auf dem zweiten Signalweg verworfen und die einen Wert von 1/3 darstellenden übrigen 23 LSB zur Vergleichseinheit 152 weitergeleitet. Auf dem unteren Signalweg werden die 23 LSB (d.h. ein Dezimalteil von 1/3) von der dritten Abwerfeinheit 153 verworfen und die einen Wert von Fünf darstellenden übrigen sechs MSB ausgegeben. Für den ersten Betriebszyklus ist der Schalter 155 auf eine erste Vorgabe-Schalterstellung eingestellt, die den zweiten Ausgang 133 mit dem Ausgang der dritten Abwerfeinheit 153 über das zweite Register 148b verbindet.
Von der Vergleichseinheit 152 wird ein von der ersten Abwerfeinheit 147 empfangener Wert x und ein von der zweiten Abwerfeinheit 151 empfangener Wert y verglichen. Wenn der Wert x kleiner als der Wert y ist, wird der Schalter 155 von der Vergleichseinheit 152 so angesteuert, dass der Schalter 155 aus der ersten Schalterstellung in eine zweite Schalterstellung umwechselt, die den zweiten Ausgang 133 mit dem zweiten Addierer 154 verbindet. Wenn sich der Schalter 155 in der zweiten Schalterstellung befindet, wird vom zweiten Addierer 154 ein Wert von Eins zu dem durch die dritte Abwerfeinheit 153 ausgegebenen Wert hinzugefügt. Im ersten Betriebszyklus sind die Werte x und y beide gleich 1/3, und so wechselt der Schalter 155 nicht von der ersten zu der zweiten Schalterstellung um. Da vom zweiten Addierer 154 während des ersten Betriebszyklus kein Wert von Eins hinzugefügt wird, wird vom zweiten Ausgang 133 ein Wert von Fünf ausgegeben.
Gemäß dem in 15 gezeigten Zeitdiagramm wird vom zweiten Ausgang 133 ein Wert von 2/3 entsprechend dem ersten Zeitversatz 124 ausgegeben, und vom zweiten Ausgang 133 wird ein Wert von Fünf entsprechend der Anzahl von während des ersten Zeitintervalls zwischen den ersten zwei Ticks 121 der niedrigen Rate auftretenden Taktimpulsen des Hochfrequenztakts ausgegeben.
Im Folgenden werden der zweite und dritte Betriebszyklus des NCO in der 14 erläutert. Hier entspricht der zweite Betriebszyklus dem zweiten Zeitintervall in der niedrigen Rate nach dem ersten Zeitintervall, und der dritte Betriebszyklus entspricht dem dritten Zeitintervall nach dem zweiten Zeitintervall. Für ein besseres Verständnis enthält die nachfolgende Tabelle 1 Werte an unterschiedlichen Stellen im NCO während seiner unterschiedlichen Betriebszyklen. Tabelle 1:

Zyklus-Nr. a b c Offset n

1 16/3 1/3 5 2/3 5

2 16/3 2/3 5 1/3 5

3 16/3 0 5 1 6
In der Tabelle 1 bezeichnet der Parameter a den in den ersten Eingang 131 eingegebenen Wert, der Parameter b bezeichnet den durch die erste Abwerfeinheit 147 ausgegebenen Wert, der Parameter c bezeichnet den durch die dritte Abwerfeinheit 153 ausgegebenen Wert, der Wert Offset bezeichnet den durch den zweiten Ausgang 133 ausgegebenen Zeitversatz und der Parameter n bezeichnet die Anzahl von mit der hohen Rate während des betrachteten Zeitintervalls auftretende Anzahl von Hochfrequenztaktimpulsen, die vom zweiten Ausgang 133 ausgegeben werden. Der Parameter n kann als das Ausgangssignal lfsrCycl ausgegeben werden.
Für den ersten Betriebszyklus sind die Tabellenwerte bereits abgeleitet: a = 16/3, b = 1/3, c = 5, OFFSET = 2/3 und n = 5. Nunmehr auf den zweiten Betriebszyklus Bezug nehmend bleibt das Verhältnis des Niederfrequenztakts und des Hochfrequenztakts das Gleiche, d.h. a = 16/3. Vom ersten Addierer 146 wird ein Wert von 16/3 und ein Wert von 1/3 (bereitgestellt durch die Rückkopplungsschleife 150) zusammenaddiert, was zu einem Wert von 17/3 führt, dessen ganzzahliger Teil durch die erste Abwerfeinheit 147 verworfen wird. Daher ist b gleich einem Wert 2/3. Man beachte, dass die durch den ersten Addierer 146 durchgeführte Addition dazu führen kann, dass ein zusätzliches MSB für eine ordnungsgemäße Darstellung des ganzzahligen Teils des Verhältnisses erforderlich ist. Eine durch das NICHT-Gatter 149 durchgeführte Inversion führt zu einem Zeitversatzwert Offset von 1/3 für den durch den ersten Ausgang 132 ausgegebenen zweiten Betriebszyklus.
Aufgrund des Verwerfens des Dezimalteils des Eingangsverhältnisses 16/3 wird von der dritten Abwerfeinheit 153 ein Wert c von Fünf ausgegeben. Da x gleich 2/3 ist und y gleich 1/3, wechselt der Schalter 155 nicht zur zweiten Schalterstellung, die den zweiten Ausgang 133 mit dem zweiten Addierer 154 verbindet. Dementsprechend wird vom zweiten Addierer 154 kein Wert von Eins hinzugefügt, und vom zweiten Ausgang 133 wird ein Wert von Fünf ausgegeben.
Nunmehr auf den dritten Betriebszyklus Bezug nehmend bleibt das am ersten Eingang 131 eingegebene Verhältnis immer noch das Gleiche, d.h. a = 16/3. Vom ersten Addierer 145 wird ein Wert von 16/3 und ein (durch die Rückkopplungsschleife 150 bereitgestellter) Wert von 2/3 zusammenaddiert, was zu einem Wert von 18/3 führt, dessen ganzzahliger Teil von Sechs durch die erste Abwerfeinheit 147 verworfen wird. Daher ist b gleich Null, und vom NICHT-Gatter 149 wird ein Zeitversatz Offset von Eins zum ersten Ausgang 132 weitergeleitet.
Aufgrund des Verwerfens des Dezimalteils des Eingangsverhältnisses 16/3 wird von der dritten Abwerfeinheit 153 wiederum ein Wert c von Fünf ausgegeben. Da x nunmehr gleich Null und y gleich 1/3 ist, wechselt der Schalter 155 von der ersten Schalterstellung in die zweite Schalterstellung, die den zweiten Ausgang 133 mit dem zweiten Addierer 154 verbindet. Dementsprechend wird vom zweiten Addierer 154 ein Wert von Eins zum Wert c hinzugefügt und vom zweiten Ausgang 133 ein Wert von Sechs ausgegeben.
Wie aus der Beschreibung von 15 ersichtlich ist, können spätere Zeitintervalle durch einfaches Wiederholen der ersten drei Zeitintervalle erhalten werden. Beispielsweise würde ein viertes Zeitintervall dann dem ersten Zeitintervall entsprechen, ein fünftes Zeitintervall würde dem zweiten Zeitintervall entsprechen, usw. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass das erste Register 148a nach Ablauf des dritten Zeitintervalls auf einen Wert von Null rückgesetzt werden kann. Der Einfachheit halber ist eine Einheit zum Rücksetzen des ersten Registers 148a auf einen bestimmten Wert nicht ausdrücklich in der 14 dargestellt.
15 zeigt schematisch ein beispielhaftes Zeitdiagramm. Ticks 121 treten mit einer niedrigen Rate auf und Ticks 122 treten mit einer hohen Rate auf. Die Offset-Werte 124 stellen relative Abstände als ein Zeitintervall zwischen zwei aufeinander folgenden Ticks 122 bei der hohen Rate dar und weisen daher Werte größer gleich Null und kleiner als Eins auf. Die relativen Abstände werden zwischen den mit der hohen Rate auftretenden letzten zwei Ticks 122 gemessen, bevor ein Tick 121 mit der niedrigen Rate auftritt. Weiterhin wird die Anzahl von Ticks 122 mit der hohen Rate zwischen zwei aufeinander folgenden Vorkommnissen von Ticks 121 mit der niedrigen Rate in Ganzzahlwerten gemessen.
Obwohl der Erfindungsgegenstand in einer für Strukturmerkmale und/oder Verfahrenshandlungen spezifischen Sprache beschrieben worden ist, versteht es sich, dass der Erfindungsgegenstand nicht unbedingt auf die oben beschriebenen bestimmten Merkmale oder Handlungen begrenzt ist. Stattdessen sind die oben beschriebenen bestimmten Merkmale und Handlungen als beispielhafte Formen der Ausführung der Ansprüche offenbart. Dem Fachmann werden nach einer Durchsicht der vorliegenden Offenbarung zahlreiche weitere Ausführungsformen, Abänderungen oder Variationen innerhalb des Rahmens und Sinnes der beiliegenden Ansprüche in den Sinn kommen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines digital gesteuerten Oszillators (DCO), umfassend: Erzeugen eines Oszillatorsteuersignals (DATA; DATAF) mit einer ersten Rate, Einspeisen des Oszillatorsteuersignals (DATA; DATAF) in einen digital gesteuerten Oszillator (DCO) mit einer zweiten Rate, Betreiben einer Zählereinheit (CU) mit einer Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators (DCO), die auf dem Oszillatorsteuersignal (DATA; DATAF) beruht, Bestimmen von Zählerwerten der Zählereinheit (CU) mit der ersten Rate, und Einstellen der zweiten Rate entsprechend den Zählerwerten der Zählereinheit (CU).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Rate vom Oszillatorsteuersignal (DATA; DATAF) abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: Abwärtszählen der Zählereinheit (CU) mit der Schwingungsrate des digital gesteuerten Oszillators (DCO), Rücksetzen der Zählereinheit (CU) auf einen Rücksetzwert entsprechend einem Verhältnis der ersten Rate und der zweiten Rate als Reaktion darauf, dass der Zähler (CU) Null erreicht.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Rücksetzen so durchgeführt wird, dass es nicht mit Zeiten zusammentrifft, zu denen das Bestimmen der Zählerwerte durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend: Bestimmen einer Zeitspanne zwischen dem Betreiben der Zählereinheit (CU) und dem Bestimmen der Zählerwerte, und Einstellen der zweiten Rate entsprechend der bestimmten Zeitspanne.
Vorrichtung (700), umfassend: eine Wandlerschaltung (CONV) zum Umwandeln eines digitalen Eingangssignals (DATA) in ein analoges Ausgangssignal mit einer Betriebstaktrate, einen Abtastratenwandler (SRC) mit einem an einen Eingang der Wandlerschaltung (CONV) angekoppelten Ausgang, wobei der Abtastratenwandler (SRC) zum Bereitstellen eines interpolierten digitalen Datensignals am Ausgang ausgelegt ist, eine Zählereinheit (CU) mit einem Eingang (81) zum Empfangen der Betriebstaktrate und mit einem an einen Steuereingang des Abtastratenwandlers (SRC) angekoppelten ersten Ausgang, wobei die Zählereinheit (CU) zum Bereitstellen eines Steuersignals am ersten Ausgang ausgelegt ist, eine Steuereinheit (CTRL) mit einem an den ersten Eingang (81) der Zählereinheit (CU) angekoppelten ersten Ausgang und mit einem an den Abtastratenwandler (SRC) angekoppelten zweiten Ausgang, wobei die Steuereinheit (CTRL) zum Bereitstellen eines Zählersteuersignals am ersten Ausgang und zum Bereitstellen eines Abtastratensteuersignals am zweiten Ausgang ausgelegt ist, und einen an einen zweiten Ausgang (82) der Zählereinheit (CU) angekoppelten Filter (LF) mit einem an die Steuereinheit (CTRL) angekoppelten Ausgang.
Vorrichtung (700) nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (CTRL) zum Empfangen eines Eingangssignals (DATA) des Abtastratenwandlers (SRC) ausgelegt ist.
Vorrichtung (700) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuereinheit (CTRL) umfasst: einen numerisch gesteuerten Oszillator (NCO) zum Steuern einer Interpolationsrate des Abtastratenwandlers (SRC) und zum Rücksetzen der Zählereinheit (CU) auf einen Wert entsprechend der Interpolationsrate des Abtastratenwandlers (SRC).
Vorrichtung (700) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, weiterhin umfassend: eine an den ersten Ausgang der Steuereinheit (CTRL) angekoppelte erste Nachschlagetabelle (85), und eine an den zweiten Ausgang (82) der Zählereinheit (CU) angekoppelte zweite Nachschlagetabelle (73).