DE1219966B

DE1219966B - Vorrichtung zur Ableitung einer Bezugsphase zur Demodulation von phasenmodulierten Signalen bestimmter Frequenz

Info

Publication number: DE1219966B
Application number: DEH57570A
Authority: DE
Inventors: Norman P Gluth
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1965-02-08
Filing date: 1965-10-30
Publication date: 1966-06-30
Also published as: GB1083860A; US3336534A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -087V^SS PATENTAMT Int. CL:

H04b

AUSLEGESCHRIFT

H04j;H041

Deutsche Kl.: 21 al-7/03

Nummer: 1219 966

Aktenzeichen: H 57570 VIII a/21 al

Anmeldetag: 30. Oktober 1965

Auslegetag: 30. Juni 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung einer Bezugsphase, d. h. auf eine Vorrichtung zur Ableitung eines phasenkohärenten Bezugssignals aus einem phasenmodulierten Empfangssignal, bei dem die Daten in Form von Phasenlagen verschlüsselt sind.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines brauchbaren Fehlersignals für eine phasenstarre Schleife, wenn das Spektrum des phasenmodulierten Eingangssignals symmetrisch ist, und zur Erzeugung eines Fehlersignals vom Wert Null als Eingang während solcher Zeiten, zu denen die verschlüsselten Daten ein unsymmetrisches Signalspektrum bewirken.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Ableitung von Phasenbezugssignalen wird das Eingangssignal mit N vervielfacht, wobei N die Anzahl der symmetrisch angeordneten Signalphasenlagen ist. Weiterhin weist die bekannte Vorrichtung ein enges Bandfilter auf, um Rauschen und unerwünschte Signalkomponenten auszufiltem, und eine übliche phasenstarre Schleife mit einem Oszillator, dessen Frequenz das iV-fache der Trägerfrequenz des Empfangssignals beträgt. Das starre Oszillatorsignal wird mit N geteilt und dann zur Demodulation benutzt. Eine auf diese Weise ausgebildete Vorrichtung hat den Nachteil, daß Phasenverschiebungen in dem Vervielfacher und dem Bandpaß das Signal vor der Phasensteuerung des Oszillators beeinflussen, aber keine Wirkung auf den Weg haben, den das modulierte Signal nimmt. Diese Phasenverschiebungen müssen kompensiert werden und liegen außerhalb der phasenstarren Schleife. Wenn diese Phasenverschiebungen infolge von Temperaturschwankungen, Alterungserscheinungen, Änderungen der Speisespannung usw. schwanken, haben die zur Demodulation benutzten Bezugsphasen einen unbekannten Fehler.

Durch die Erfindung wird eine verbesserte Vorrichtung mit einer neuartigen phasenstarren Fehlerschleife geschaffen, in der die Daten- und Fehlersignale durch die gleichen Filter laufen, wodurch unbekannte Phasenverschiebungen außerhalb der Fehlerschleife vermieden werden. Außerdem wird bei dieser phasenstarren Fehlerschleife keine Signalvervielfachung mit der ihr innewohnenden Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses benötigt. Außerdem ist bei dieser phasenstarren Fehlerschleife das Ausgangssignal des Fehlerkanals Null, ausgenommen bei kleinen Phasenfehlern, so daß die Schleife nicht versuchen kann, den Daten zu folgen oder in Zeiten auszuwandern, in denen schnelle Änderungen der Phase des Eingangssignals auftreten.

Vorrichtung zur Ableitung einer Bezugsphase
zur Demodulation von phasenmodulierten
Signalen bestimmter Frequenz

Anmelder:

Hughes Aircraft Company,

Culver City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. R. Kohler

und Dipl.-Phys. H. Schwindling, Patentanwälte,

Stuttgart, Hohentwielstr. 28

Als Erfinder benannt:

Norman P. Gluth, Orange, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. Februar 1965 (430 997)

Nach der Erfindung wird also eine Vorrichtung zur Ableitung einer Bezugsphase zur Demodulation von phasenmodulierten Signalen bestimmter Frequenz, die Daten in Form von η diskreten Phasenlagen enthalten, wobei η eine Zwei nicht unterschreitende ganze Zahl ist, geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen spannungsgesteuerten Oszillator zur Erzeugung eines Bezugssignals mit der Frequenz des phasenmodulierten Eingangssignals und auf dieses Bezugssignal ansprechende Mittel zur Erzeugung einer Bezugsebene zwischen je zwei der benachbarten η Datenphasen aufweist, so daß η Sektoren definiert werden, und daß diese Mittel Zweistufensignale erzeugen, die anzeigen, zu welcher Seite der betreffenden Bezugsebene sich die augenblickliche Datenphase befindet, daß von den Zwei-Stufensignalen aufeinanderfolgende Signale abgeleitet werden, die anzeigen, in welchem Sektor sich diese Datenphase befindet, daß weitere Mittel vorgesehen sind, die auf die Datenphase und das Bezugssignal ansprechen, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das jeder Phase der n-phasigen Daten entspricht, und daß ein auf die Zweistufensignale ansprechender Schalter vorhanden ist, um das der empfangenen Datenphase entsprechende Fehlersignal dem spannungsgesteuerten Oszillator zuzuführen.

Eine derartige Vorrichtung dient zur Verwendung in Verbindung mit einem Nachrichten-Übertragungssystem, das von einer bestimmten Anzahl

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von Phasenlagen Gebrauch macht. Im allgemeinen wird ein erster Satz von Phasendetektoren benötigt, um die Daten zu bestimmen. In den Fällen, in denen das Nachrichtensystem eine ungerade Anzahl von Phasenlagen benutzt, enthält der erste Satz notwendig eine Anzahl von Phasendetektoren, die der Anzahl der Phasen gleich ist. Wenn das Nachrichtensystem eine geradzahlige Anzahl von Phasen benutzt, braucht dagegen der erste Satz nur eine Anzahl von Phasendetektoren aufzuweisen, die der halben Anzahl der Phasen gleich ist. In jedem Fall werden die entsprechenden Phasenebenen des ersten Satzes von Phasendetektoren dazu benutzt, die zulässigen Phasenlagen des Eingangssignals in im wesentlichen gleiche Anteile aufzuteilen.

Wenn eine ungerade Anzahl von Phasen vorhanden ist, teilen die entsprechenden Phasenebenen der Detektoren außerdem zugleich einen diametral gegenüberliegenden Anteil und schaffen dadurch Bezugssignale, die auf die entsprechenden Phasenlagen des Signals ausgerichtet sind. Wenn dagegen eine gerade Anzahl von Phasen vorliegt, wird ein zweiter Satz von Phasendetektoren benötigt, der ebenso viele Phasendetektoren wie Phasenlagen umfaßt, um die Bezugssignale für die Phasenlagen des Signals zu schaffen. Beim Betrieb erzeugt der erste Satz von Detektoren ein Daten-Ausgangssignal und bewirkt das Umschalten auf einen Detektor, der eine geeignete Bezugs-Phasenebene aufweist. Das Ausgangssignal des Bezugsdetektors wird seinerseits dazu benutzt, die Phase des spannungsgesteuerten Oszillators zu regeln. In den Fällen, in denen ein zweiter Satz von Detektoren benutzt wird, um die Bezugs-Phasenebene zu schaffen, ist es möglich, einen einzigen Detektor zu benutzen, der auf die ausgewählten Bezugs-Eingangssignale anspricht.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung zur Demodulation eines zweiphasigen Signals,

F i g. 2 ein Spannungsdiagramm der Eingangsund Ausgangssignale der Vorrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 ein Phasendiagramm der Detektoren der Vorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 4 ein Blockdiagramm einer weiteren Vorrichtung nach der Erfindung zur Demodulation eines vierphasigen Signals,

Fig. 5 ein Phasenebenendiagramm und eine Funktionstabelle für die Vorrichtung nach F i g. 4,

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Demodulation eines Signals mit drei Phasenlagen und

F i g. 7 ein Phasenebenendiagramm und eine Funktionstabelle für die Vorrichtung nach F i g. 6.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung weist Phasendetektoren 10, 11 und 12 auf, die auf ein gemeinsames Eingangssignal ansprechen, das an den Eingangsklemmen 14 erscheint. Der Phasendetektor. 10 hat einen Eingang, der unmittelbar mit dem Ausgang eines spannungsgesteuerten Oszillators 15 verbunden ist, während der Phasendetektor Il mit dem Ausgang des phasengesteuerten Oszillators über einen 90°-Phasenschieber 16 und der Phasendetektor 12 mit dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators über einen — 90°-Phasenschieber 17 verbunden ist. Infolgedessen ist der Phasendetektor 10 unmittelbar auf das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 15 bezogen, also auf ein 0°- Bezugssignal, während der Phasendetektor 11 ein um 90° verschobenes und der Phasendetektor 12 ein um 270° verschobenes Bezugssignal erhält. ■

Das Ausgangssignal des Bezugsdetektors 10 wird einem Niveaudetektor 20 zugeführt, dessen Ausgangssignal den Daten-Ausgangsklemmen 21 zugegeführt wird. Der Niveaudetektor 20 erzeugt eine zweistufige Ausgangsspannung, deren Wert davon abhängt, ob die ihm zugeführte Eingangsspannung größer oder kleiner ist als eine bestimmte Bezugsspannung, die gegenüber Masse OV betragen kann.

Ein einfacher Umschalter 22 wird über ein mechanisches Getriebe 24 von einem Schalterantrieb 23 betätigt und weist Eingangskontakte 25 und 26 auf, die mit den Ausgängen der Phasendetektoren 11 und 12 verbunden sind. Der Schaltarm 27 verbindet jeweils einen der Eingangskontakte 25 und 26 mit einer Ausgangsklemme 28. Die Stellung des Armes 27 des Schalters 22 wird mit Hilfe des Schalterantriebes 23 derart bestimmt, daß der Arm entweden den Eingangskontakt 25 oder den Eingangskontakt 26 berührt. Der Schalterantrieb 23 arbeitet in Abhängigkeit von der zweistufigen Ausgangsspannung, die der Niveaudetektor 20 abgibt. Der Stand der Technik macht es natürlich möglich, statt des Schalters 22 einen vollständig elektronisch arbeitenden Schalter zu verwenden, wenn hierfür ein Bedarf besteht. Die Ausgangsklemme 28 des Schalters 22 ist über einen Tiefpaß 30 mit dem Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators 15 verbunden, so daß die^: Ausgangssignale der Phasendetektoren 11 und 12 die Frequenz und Phase des Bezugssignals regeln. Die Grenzfequenz des Tiefpasses 30 ist nicht kritisch, sollte jedoch vorzugsweise kleiner sein als ein Zehntel der Anzahl der Elemente, die in dem der Nachrichtenübertragung dienenden Signal pro Sekünde benutzt werden.

In Fig. 2 veranschaulicht der Wellenzug32 vier aufeinanderfolgende Elemente eines Signals, das für das an den Klemmen 14 auftretende Eingangssignal typisch ist. Jedes Element der Wellenform 32 enthält ein Signal, das entweder mit dem Bezugssignal, das am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 15 erscheint, genau in Phase oder um 180° außer Phase ist. Wenn das Eingangssignal und das Bezugssignal genau in Phase sind, wird das Ausgangssignal des Phasendetektors 10 im allgemeinen positiver sein als die Bezugsspannung im Niveaudetektor 20. Wenn das Eingangssignal dagegen zu dem Bezugssignal um 180° außer Phase ist, wird das Ausgangssignal negativer sein als die genannte Bezugsspannung. Der in F i g. 2 dargestellte Wellenzug 32 zeigt von links nach rechts ein erstes Element, das mit dem Bezugssignal in Phase ist, ein zweites und ein drittes Element, die beide gegenüber dem Bezugssignal eine Phasenverschiebung von 180° aufweisen, und ein viertes Element, das wieder mit dem Bezugssignal in Phase ist. Infolgedessen nimmt das zweistufige Aus-^ gangssignal des Niveaudetektors 20 während des ersten und des vierten Elementes ein erstes Niveau 33 und während des zweiten und dritten Elementes ein von dem ersten Niveau verschiedenes zweites Niveau 34 an. Der sich ergebende Wellenzug 35, der sich aus den beiden Stufen 33 und 34 zusammensetzt, bildet das Daten-Ausgangssignal, das dem Eingangs-Wellenzug

32 entspricht und an den Daten-Ausgangsklemmen 21 zur Verfügung steht. Außer als Daten-Ausgangssignal wird der Wellenzug 35 auch noch dazu benutzt, den Schalterantrieb 23 zu steuern und den Arm 27 des Schalters 22 in einer Weise umzustellen, wie es anschließend an Hand F i g. 3 erläutert wird.

In F i g. 3 a veranschaulicht ein Spannungsvektor 36 die relative Phase des Eingangssignals während des ersten und des vierten Elementes des Wellenzuges 32 nach Fig. 2, während der Vektor 37 die relative Phase des Eingangssignals während des zweiten und des dritten Elementes dieses Wellenzuges veranschaulicht, während welcher Elemente die Spannung des Eingangssignals um 180° außer Phase mit der Bezugsspannung am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 15 ist. Der Detektor 10 hat eine Phasenebene 38, die auf den Vektoren 36 und 37 senkrecht steht, und ist in solcher Weise gepolt, daß eine positive Spannung erzeugt wird, wenn das Eingangssignal in Phase ist, und eine negative Spannung, wenn das Eingangssignal außer Phase ist.

Wie aus F i g. 3 b ersichtlich, verläuft die Phasenebene 40 des Detektors 11 durch den 0°-Bezugspunkt, der von der Phase des Eingangssignals festgesetzt wird, das den Signal-Eingangsklemmen 14 zugeführt wird. Wegen der Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem spannungsgesteuerten Oszillator 15 entspricht der in der Zeichnung rechts von der Phasenebene 40 liegende Bereich einem positiven Ausgangssignal des Detektors 11 und der links davon liegende Bereich einem negativen Ausgangssignal. Es ist ersichtlich, daß das Ausgangssignal den Wert Null hat, wenn sich der in Phase befindende Spannungsvektor 36 genau in Phase mit der Phasenebene des Detektors 11 befindet. Es sei nun angenommen, daß die Phase des spanungsgesteuerten Oszillators 15 vorzueilen beginnt und dadurch einen Fehler der Größe O₁ zwischen dem 0°-Signal 36 und der Phasenebene 40 des Detektors 11 erzeugt. Der 0°-Vektor 36 erscheint in der Zeichnung zur rechten Seite der Ebene 40 und bewirkt dadurch, daß am Ausgang des Detektors 11 eine positive Spannung erzeugt wird. In den Fällen, in denen eine Zunahme der dem spannungsgesteuerten Verstärker 15 zügeführten Spannung eine Abnahme dessen Frequenz und damit auch eine Verzögerung der Phase zur Folge hat, ist der Ausgang des Detektors 11 über den Schalter 22 und den Tiefpaß 30 mit dem spannungsgesteuerten Oszillator 15 mit Hilfe des Schalterantriebes 23 verbunden, der auf das Spannungsniveau 33 des Wellenzuges 35 nach F i g. 2 anspricht.

Zu anderen Zeiten veranlaßt das Spannungsniveau 34 den Schalterantrieb 23, den Schalter 22 in solcher Weise zu stellen, daß der Ausgang des Phasendetektors 12 über den Tiefpaß 30 mit dem spannungsgesteuerten Oszillator 15 verbunden wird. Diese Situation ist in F i g. 3 c veranschaulicht. Aus F i g. 3 c geht hervor, daß die Phasenebene 42 des Detektors 12 mit der Phasenebene des Detektors 11 zusammenfällt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Polaritäten der erzeugten Ausgangssignale umgekehrt sind. Unter normalen Verhältnissen fällt der 180°-Vektor 37 mit dem unteren Abschnitt der Phasenebene 42 zusammen, wenn das Ausgangssignal des Phasendetektors 12 über den Schalter 22 und den Tiefpaß 30 dem spannungsgesteuerten Oszillator 15 zugeführt wird. Wenn die Phase des von dem spannungsgesteuerten Oszillator 15 erzeugten Bezugssignals vorzueilen beginnt, entsteht ein Fehler O₂ zwischen dem 180°-Vektor 37 und der Phasenebene 42, der wiederum bewirkt, daß am Ausgang des Phasendetektors 12 ein positives Signal erzeugt wird. Wie beschrieben, bewirkt dieses positive Signal, daß die Phase des spannungsgesteuerten Oszillators 15 verzögert und dadurch der Fehler Θ.₂ bis auf 0 vermindert wird.

In Fig. 4 sind ein Detektor und eine phasenstarre Fehlerschleife nach der Erfindung für vierphasige Daten dargestellt. Diese Vorrichtung umfaßt Phasendetektoren 50 und 51 mit Phasenebenen A und B sowie Phasendetektoren 52, 53, 54 und 55, die Phasenebenen <p_v <p₂, <p₃ und φ_ί aufweisen. Die Phasendetektoren 50 bis 55 empfangen das Eingangssignal über entsprechende Verbindungen von den Eingangsklemmen 56. Die Bezugs-Eingangssignale der Phasendetektoren 50 bis 55 werden von der Frequenz und der Phase eines Ausgangssignals bestimmt, das von einem spannungsgesteuerten Oszillator 58 erzeugt wird. Wie bei dem spannungsgesteuerten Oszillator 15 nach F i g. 1 wird auch bei dem spannungsgesteuerten Oszillator 58 bei einer positiven Zunahme des Steuersignals, das dem Oszillator über einen Tiefpaß 60 zugeführt wird, die Phase verzögert und durch eine negative Änderung des Steuersignals die Phase vorgeschoben. Die Phase des Ausgangssignals des Oszillators 58 ist in dem Phasenebenendiagramm nach F i g. 5 als Bezugsphase gewählt. In diesem Diagramm ist diese Bezugsphase in der 12-Uhr-Stellung dargestellt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 58 wird über einen 45°-Phasenschieber 62 dem Bezugseingang des Phasendetektors 50 und über einen — 45°-Phasenschieber 63 dem Bezugseingang des Phasendetektors 51 zugeführt. Dementsprechend teilen die Phasenebenen A und B, die den Phasendetektoren 50 und 51 entsprechen, das Phasenebenendiagramm nach F i g. 5 in gleiche Quadranten, die durch die Winkel von 90, 180, 270 und 360°, im Uhrzeigersinn vom Bezugswinkel gemessen, zweigeteilt werden. Weiterhin ist der Bezugseingang des Phasendetektors 52 unmittelbar mit dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 58 verbunden, so daß eine Phasenebene φ₁ geschaffen wird, die mit der Bezugsrichtung einen Winkel von 90° einschließt. Entsprechend ist der Bezugseingang des Phasendetektors 53 über einen 90°-Phasenschieber 64 mit dem Ausgang des Oszillators 58 verbunden, so daß eine Phasenebene φ.₂ geschaffen wird, die mit der Bezugsrichtungs 180° einschließt. Der Bezugseingang des Phasendetektors 54 ist mit dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 58 über einen Phasenschieber 65 von 180° verbunden, wodurch die Phasenebene φ₃ unter einem Winkel von 270° gegenüber der Bezugsrichtung erzeugt wird. Endlich ist der Phasendetektor 55 über einen — 90°-Phasenschieber 66 mit dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 58 verbunden und weist die Phasenebene φ_ί auf, die mit der Bezugsrichtung zusammenfällt.

Die Ausgänge der Phasendetektoren 50 und 51 sind über Niveaudetektoren 68 und 70 mit Verzweigungen 71 und 72 verbunden. Die Niveaudetektoren 68 und 70 arbeiten in der gleichen Weise wie der Niveaudetektor 20 der Vorrichtung nach F i g. 1, d. h. daß an ihren Ausgängen eine bestimmte, feste

Spannung erzeugt wird, wenn ihren Eingängen eine einen bestimmten Schwellwert überschreitende Spannung zugeführt wird, und eine Null in Form einer bestimmten negativen Spannung, wenn das Eingangssignal unter diesem Schwellwert liegt. Wegen der Zweistufigkeit der von den Niveaudetektoren 68 und

70 erzeugten Ausgangssignale ist es möglich, von Digitalrechnern her bekannte Schaltungen zu benutzen, um die empfangenen Daten zu identifizieren. Die Weise, in der diese Daten identifiziert werden, ist in der Funktionstabelle der F i g. 5 veranschaulicht. Wenn im einzelnen die Quadranten nach den Phasenebenen φ_1} φ₂, q>₃ und φ_ί der Detektoren 52 bis 55 bezeichnet werden, so erzeugt ein Signal im Quadrant φ₁ ein positives Signal am Ausgang des Phasendetektors 50 und ein negatives Signal am Ausgang des Phasendetektors 51. Wenn die Ausgangssignale der Detektoren 50 und 51 nach den Phasenebenen A und B bezeichnet und außerdem die positiven Signale als Hauptwert und die negativen Signale als Komplement betrachtet werden, so ergibt das Boolsche Produkt aus A und dem Komplement von B, d. h. Έ ein True«-Signal. »True«- Signale für die übrigen Quadranten φ₂, φ₃ und φ_ι sind in der Funktionstabelle nach F i g. 5 angegeben. Diese Funktionstabelle kann beispielsweise mit Hilfe von UND-Gattern 74, 75, 76 und 77 realisiert werden, deren Ausgänge mit Daten-Ausgangsklemmen 78, 79, 80 und 81 verbunden sind. Die Verzweigung

71 ist mit den Eingängen der UND-Gatter 74 und 77 unmittelbar und mit den Eingängen der UND-Gatter 75 und 76 unter Zwischenschaltung von Negatoren 82 und 83 verbunden. Ähnlich ist die Verzweigung 72 unmittelbar mit den Eingängen der UND-Gatter 76 und 77 und durch Negatoren 84 und 85 mit den UND-Gattern 74 und 75 verbunden. Infolgedessen zeigt ein positives Signal an einer der Daten-Ausgangsklemmen 78, 79, 80 oder 81 an, daß die Phase des empfangenen Signals sich in dem entsprechenden Quadrant φ_ν φ₂, φ₃ oder φ_ί befindet. Die Ausgänge der UND-Gatter 74 bis 77 sind außerdem mit den, Eingängen einer Schaltmatrix und Antriebsvorrichtung 86 verbunden, die den Schalter 87 in solcher Weise verstellt, daß der Ausgang des Phasendetektors, der dem Quadrant entspricht, in dem das Signal empfangen wird, mit dem Eingang des Tiefpasses 60 verbunden ist, um die Phase des spannungsgesteuerten Oszillators 58 durch das gerade empfangene Element des Empfangssignals zu steuern. Die Weise, in der diese Steuerung erfolgt, ist die gleiche, wie sie an Hand F i g. 3 beschrieben wurde. Es ist offensichtlich, daß ein Umschalten auch zwischen den Ausgängen der Phasenschieber 64, 65 und 66 sowie dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 58 und einem einzigen Phasendetektor erfolgen könnte, wenn eine solche Anordnung gewünscht wird.

F i g. 6 der Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für ein Eingangssignal mit einer ungeraden Anzahl von Phasen. Die Vorrichtung nach F i g. 6 umfaßt drei Phasendetektoren 90, 91 und 92, die alle auf das Eingangssignal ansprechen, das an den Eingangsklemmen 93 empfangen wird. Der Phasendetektor 90 erhält ein Bezugssignal direkt von einem spannungsgeteuerten Oszillator 94, der in gleicher Weise wie die Oszillatoren 15 und 58 der Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 4 gesteuert wird. Eine Spannungszunahme erzeugt ein Nacheilen der Phase und eine Spannungsabnahme ein Voreilen der Phase. Der Phasendetektor 91 erhält ebenfalls ein Bezugssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator 54, jedoch durch einen — 120°-Phasenschieber 95. Ähnlich empfängt der Phasendetektor 92 ein Bezugssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator 94 durch einen + 120°-Phasenschieber 96. Fig. 7 zeigt wieder ein Phasenebenediagramm, bei dem die Phase des spannungsgesteuerten Oszillators 94 als

ίο Bezugsphase in der 12-Uhr-Stellung benutzt wird und die Phasenebenen der Detektoren 90, 91 und 92 mit D₁, D₂ und D₃ bezeichnet sind. Die Ausgänge der Phasendetektoren 90, 91 und 92 sind den Eingangskontakten 97, 98 und 99 eines Schalters 100 und außerdem über Niveaudetektoren 102, 103 und 104 mit Verzweigungen 105, 106 und 107 verbunden. Wie bei anderen Ausführungsformen erzeugen die Niveaudetektoren 102, 103 und 104 Zweistufen-Ausgangssignale, die davon abhängen, ob sich die

ao Eingangsspannung oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Schwellwertes befindet. Die zweistufigen Ausgangsspannungen, die von den Niveaudetektoren 102,103 und 104 in Abhängigkeit von der Phase der am Signaleingang 93 empfangenen Daten gebildet werden, machen es möglich, unter Verwendung von digitalen Rechenschaltungen den speziellen 120°- Sektor zu bestimmen, in dem die Daten erscheinen. In Fig. 7 sind die 120°-Sektoren, die durch die Phasenebenen D₁, D₂ und D₃ geteilt werden, mit Zi₁,

A₂ und zf₃ bezeichnet. Wenn Daten im Sektor A₁ erscheinen, wird an der Verzweigung 106 ein positives Signal und an der Verzweigung 107 ein negatives Signal erzeugt, während die Polarität des Signals an der Verzweigung 105 unbestimmt ist. Wenn also die Ausgangssignale an den Verzweigungen 105, 106 und 107 mit D₁, D₂ und D₃ bezeichnet werden, ist (D₂- U₃) für im SeICtOrZl₁ erscheinende Daten »true«. In gleicher Weise ist (H₁ · D₃) für im Sektor A₂ erscheinende Daten und (D₁ · ZJ₂) für im Sektor A_z erscheinende Daten »true«. Die in Fig. 7 wiedergegebene Funktionstabelle kann wiederum beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die Verzweigungen 105, 106 und 107 direkt mit einem Eingang von UND-Gattern 110, 108 und 109 verbunden werden. Außerdem ist die Verzweigung 105 über einen Negator 112 mit einem Eingang des UND-Gatters 109, die Verzweigung 106 über einen Negator 113 mit einem Eingang des UND-Gatters 110 und die Verzweigung 107 über einen Negator 111 mit einem Eingang des UND-Gatters 108 verbunden. Die Ausgänge der UND-Gatter 108, 109 und 110 sind mit Daten-Ausgangsklemmen 114, 115 und 116 verbunden und außerdem an die Eingänge einer Schaltmatrix und Antriebsvorrichtung 117 angeschlossen.

Die Schaltmatrix und Antriebsvorrichtung 107 bestimmt die Stellung des Schalters 100, der den entsprechenden Ausgang eines der Phasendetektoren 90, 91 oder 92 mit dem Eingang eines Tiefpasses 118 verbindet, dessen Ausgang an den spannungsgesteuerten Oszillator 94 angeschlossen ist, um die Frequenzund Phase dieses Oszillators zu regeln. Der Phasendetektor 90, 91 oder 92, der so mit dem Oszillator verbunden ist, ist derjenige Phasendetektor, der die Phasenebene D₁, D₂ oder D₃ liefert, die den

Sektor teilt, in dem die empfangenen Daten erscheinen.

Im Betrieb verhält sich die zur Demodulation dreiphasiger Signale dienende Vorrichtung nach

F i g. 6 in gleicher Weise wie die Vorrichtung nach den F i g. 1 und 4, abgesehen davon, daß die Phasendetektoren 90, 91 und 92 hier einem doppelten Zweck dienen, weil ihre Phasenebenen sowohl das Phasendiagramm in gleiche Sektoren teilen und zugleich die Phasenebenen liefern können, die diese Sektoren teilen. Dies ist typisch für alle Vorrichtungen nach der Erfindung, bei denen von einer ungeraden Anzahl von Phasen Gebrauch gemacht wird.

Es versteht sich, daß die Erfindung auf jede be- ίο liebige Anzall von Phasen ausgedehnt werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ableitung einer Bezugsphase zur Demodulation von phasenmodulierten Signalen bestimmter Frequenz, die Daten in Form von η diskreten Phasenlagen enthalten, wobei η eine Zwei nicht unterschreitende ganze Zahl ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen spannungsgesteuerten Oszillator zur Erzeugung eines Bezugssignals mit der Frequenz des phasenmodulierten Signals und auf dieses Bezugssignal ansprechende Mittel zur Erzeugung einer Bezugsebene zwischen je zwei der benachharten η Datenphasen aufweist, so daß η Sektoren definiert werden, und daß diese Mittel Zweistufensignale erzeugen, die anzeigen, zu welcher Seite der betreffenden Bezugsebene sich die augenblickliche Datenphase befindet, daß von den Zweistufensignalen aufeinanderfolgende Signale abgeleitet werden, die anzeigen, in welchem Sektor sich diese Datenphase befindet, daß weitere Mittel vorgesehen sind, die auf die Datenphase und das Bezugssignal ansprechen, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das jeder Phase der n-phasigen Daten entspricht, und daß ein auf die Zweistufensignale ansprechender Schalter vorhanden ist, um das der empfangenen Datenphase entsprechende Fehlersignal dem spannungsgesteuerten Oszillator zuzuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Demodulation von Signalen, bei denen die Zahl η der Phasendaten ungerade ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie η Phasendetektoren enthält, von denen jeder auf die π Phasendaten und das Bezugssignal anspricht, um Phasenebenen zwischen allen «Phasen der Daten zu erzeugen und dadurch η Sektoren zu bilden und ein Fehlersignal zu erzeugen, das jeder Phase der η Phasendaten entspricht, und daß mindestens ein Niveaudetektor vorgesehen ist, der auf die Phasendetektoren anspricht, um zweistufige Signale zu bilden, die jedem Phasendetektor zugeordnet und für die Seiten charakteristisch sind, in die die Phasen der Daten in bezug auf die entsprechenden Phasenebenen liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Demodulation von Signalen, bei denen die Zahl der Phasendaten gerade ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie n/2 Phasendetektoren enthält, von denen jeder auf die η Phasendaten und das Bezugssignal anspricht, um Phasenebenen zwischen allen «Phasen der Daten zu erzeugen und dadurch η Sektoren zu bilden, daß mindestens ein Niveaudetektor vorgesehen ist, der auf die n/2 Phasendetektoren anspricht, um n/2stufige Signale zu bilden, die jedem Phasendetektor zugeordnet und für die Seiten charakteristisch sind, in die die Phasen der Daten in bezug auf die entsprechenden Phasenebenen liegen, und daß höchstens «weitere Phasendetektoren vorgesehen sind, die auf die Phasendaten und das Bezugssignal ansprechen und ein Fehlersignal erzeugen, das jeder Phase der η Phasendaten entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Demodulation von Signalen mit zweiphasigen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Phasendetektor (10) vorgesehen ist, der auf die zweiphasigen Daten und das Bezugssignal anspricht und ein positives oder negatives Ausgangssignal erzeugt, daß ein Niveaudetektor (20) auf das positive oder negative Ausgangssignal anspricht und ein zweistufiges Ausgangssignal erzeugt, daß weiterhin wenigstens ein zusätzlicher Phasendetektor (11 oder 12) und ein + 90°-Phasenschieber (16) sowie ein — 90°-Phasenschieber (17) vorgesehen sind, die auf das Bezugssignal ansprechen und zur Erzeugung von Fehlersignalen dienen, die den positiven und negativen Ausgangssignalen des ersten Phasendetektors entsprechen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter und ein dritter Phasendetetor (11 und 12) auf das zweiphasige Signal ansprechen und diese Phasendetektoren einen spannungsgesteuerten Oszillator (15) über einen +90°-Phasenschieber (16) bzw. einen —90°-Phasenschieber (17) angeschlossen sind und die Fehlersignale erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Demodulation von Signalen mit vierphasigen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Phasendetektor (50 und 51) vorgesehen sind, die auf die vierphasigen Daten und das Bezugssignal ansprechen, um Phasenebenen zwischen allen vier Phasendaten zu erzeugen und dadurch vier Sektoren zu bilden, daß ein erster und ein zweiter Niveaudetektor (68 und 70) auf den ersten bzw. den zweiten Phasendetektor anspricht, um ein erstes und ein zweites Zweistufensignal zu bilden, welche Signale für die Seite charakteristisch sind, in der die Phasen der Daten in bezug auf die entsprechenden Phasenebenen liegen, daß auf das erste und das zweite Zweistufensignal ansprechende Mittel (74 bis 77) vorgesehen sind, um vier Signale zu erzeugen, die denjenigen der vier Sektoren entsprechen, die die Datenphase enthalten, daß vier weitere Phasendetektoren (52 bis 55) vorgesehen sind, die auf das Bezugssignal ansprechen und vier den vier Sektoren entsprechende Fehlersignale bilden, und daß weitere Mittel (86, 87) vorgesehen sind, die auf die vier Signale ansprechen, um das entsprechende Fehlersignal dem spannungsgesteuerten Oszillator (58) zuzuführen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Demodulation von Signalen mit dreiphasigen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß drei Phasendetektoren (90, 91, 92) vorgesehen sind, die auf die dreiphasigen Daten und das Bezugssignal ansprechen, um eine Phasenebene zwischen den drei Phasendaten zu erzeugen und drei Sektoren zu bilden, welche Phasenebenen zugleich mit je einer bestimmten der drei Datenphasen zusammenfallen und dadurch den Sektoren entsprechende Fehler-

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signale" liefert, daß drei Niveaudetektoren (102, 103, 104) vorgesehen sind, von denen je einer auf den ersten, den zweiten oder den dritten Phasendetektor anspricht und ein entsprechendes erstes, zweites oder drittes zweistufiges Signal erzeugt, das für die Seite charakteristisch ist, in der die Phase der Daten in bezug auf die entsprechende Phasenebene liegt, daß auf die zweistufi-

gen Signale ansprechende Mittel (108, 109, 110) vorgesehen sind, um drei Daten-Ausgangssignale zu erzeugen, die den jeweiligen der drei Sektoren angeben, der gerade die Datenphase enthält, und daß Mittel (100, 117) vorgesehen sind, die auf die Daten-Ausgangssignale ansprechen, um das entsprechende Fehlersignal dem spannungsgesteuerten Oszillator (94) zuzuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen