DE1512537A1

DE1512537A1 - Demodulationsschaltung fuer 4-Phasen-Differenzmodulation

Info

Publication number: DE1512537A1
Application number: DE19661512537
Authority: DE
Inventors: Norz Dipl-Ing Albert
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1966-12-17
Filing date: 1966-12-17
Publication date: 1969-03-13
Also published as: GB1156358A; SE324798B; US3538345A; DE1512537B2

Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ AG 151 2 5

Stuttgart-Zuffenhausen

Hellmuth-Hirth-Str. 42 · ■

SEL/Reg. 11 387
A.Norz -8

Demodulationsschaltung für 4-Phasen-Differenzmodulation

Die Erfindung betrifft eine Demodulationsschaltung für I

4-Phasen-Differenzmodulation auf der Grundlage digitaler Schaltkreise, bei der die in Gleichstromsignale umgewandelten Sinus- und Kosinuskomponenten der Phase des Signals relativ ■ zu einer anderen Bezugswechselspannung, deren Frequenz mit der Tragerfrequenz mindestens einen Kennabschnitt lang übereinstimmt, für die Dauer des nachfolgenden Kennabschnitts gespeichert werden und bei der der Bezugsträger so erzeugt wird, daß seine Phase gegenüber der Phase des Datensignals nur um diskrete Werte verschoben werden kann.

Eine derartige Demodulationsschaltung ist beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1 222 103 offenbart. Sie j

benötigt eine erhebliche Anzahl Kippschaltungen und logische Schaltkreise mit statischen sowie dynamischen Eingängen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders zuverlässige Demodulationsschaltung der erwähnten Art zu

Dr.Mch/Sd

30.11.66 -2-

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liefern, "bei der nur statische Logikschaltungen benötigt werden und die sich - namentlich, was Kippschaltungen betrifft - durch geringen Aufwand auszeiqhnet.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schaltung erreicht diesen Zweck dadurch, daß der erste Schritt der Demodulation durch (mittels einer Multiplizierschaltung bewirkte) Multiplikation des empfangenen Datensignals cos (uJL't + X Ii- ) — lü-^ sei die Bezugsträgerfrequenz und ^ die Information - mit dem aus dem Datensignal gewonnenen Bezugsträger sin (ULJU+n~ -j- JL ) und überdies mit dem um J4· phasenverschobenen Bezugsträger

4- "u* TT ^

cos (ui-T+YtTT·+ 4- ) verwirklicht wird (n sei die· Unbestimmtheit des Bezugsträgers), daß die so gewonnenen demodulierten Signale I und Q in Binärspeichern gespeichert werden und daß - zur Verwirklichung des zweiten Schrittes der Demodulation bzw. Decodierung - die neuempfangenen binären Signale I und Q sowie die gespeicherten binären Signalwerte I¹ und Q¹ des vorhergehenden Kennintervalls (sämtliche binären Signale in Gestalt eines Markierpotentials an einem - und nur einem Leiter eines jeden von vier Signalleiterpaaren) den entsprechenden, paarweise angeordneten Eingängen einer statischen Empfangslogik zugeführt werden, die die den Phasensprüngen entsprechende Schrittfolge erzeugt.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung hat die statische Empfangslogik zwei Ausgänge, von denen der eine der logischen Bedingung

I.Q-Q¹ + I-Q-I¹ + I-Q-Q¹ + I-Q-I¹

und der andere Ausgang der Bedingung

I-Q-ϊ¹ +1-Q-Q¹ +1-Q-I¹ +1-Q-Q¹ genügt.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schaltung ergeben sich aus

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der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren, von denen

Fig. 1 einige Signal-V/ellenformen bei der Gewinnung

des Bezugsträgers, . '

Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau des Demodulators und

Fig. J das Prinzipschema der Empfängerlogik zeigen.

Die HauptSchwierigkeit bei der Demodulation von phasendifferenzmodulierten Signalen besteht darin, daß die Phase f eines Kennabschnitts für die Dauer des nachfolgenden Kennabschnitts gespeichert werden muß. Bekannte Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe sind:

1. Speichern der Phase in einem Schwingkreis;

2. Speichern des Signals in einer Laufzeitkette;

3. Speichern der in Gleichstromsignale umgewandelten Sinus- und Kosinuskomponenten der Phase des Signals gegenüber der einer anderen Bezugswechselspannung, deren Frequenz mit der Trägerfrequenz mindestens einen Kennabschnitt lang übereinstimmt. Man bildet dann die Phasendifferenz zweier aufeinanderfolgender Kennabschnitte η und η - 1

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wobei IP« die Phase der Bezugsspannung ist.

Das Verfahren 3) läßt sich schaltungstechnisch "besonders vereinfachen, wenn es gelingt, den Bezugstreger so zu erzeugen, daß -seine Phase gegenüber der Phase des Datensignals nur um diskrete Werte verschoben werden kann. Dann kann man - wie es erfindungsgemäß auch geschieht - anstelle von Anälogspeichern Digitalspeicher verwenden.

Erzeugung des Bezugsträgers

In Fig. 1a ist ein Datensignal dargestellt, das nacheinander 90°-, 180°- und 270°-Phasensprünge enthält. Wird dieses Signal quadriert, ergibt sich ein Spannungsverlauf nach Fig. 1b, nach Abziehen des Gleichstromanteils und nochmaligem Quadrieren ergibt sich die 4-fache Trägerfrequenz (Fig. 1c). Den benötigten Bezugsträger erhält man durch Herunterteilen um den Faktor 4-. Die Phase wird dann.aber,' Je nachdem in welcher Lage der Teiler sich zu Anfang befindet, um ganzzahlige Vielfache von Jjunbestimmt. Dasselbe ergibt sich, allerdings nicht so anschaulich, wenn das Datensignal gleichgerichtet und die 4-, Oberwelle hieraus ausgesiebt wird.

Die Demodulation

Die Demodulation ist mathematisch durch eine Multiplikation des empfangenen Datensignals cos (w_Tt + £ ·*?· ) mit dem Bezugsträger sin (WLti-ft¹?+ %■ ) oder cos (ujt -f- K^+ ^) darzustellen (x ist die Information, η die Unbestimmtheit des Bezugsträgers).

Man erhält (mittels entsprechender, an sich bekannter Multipliziervorrichtungen)

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Hieraus ergibt sieh folgende Zuordnungstabelle

X-D.	I	Q
Q	1	-1
1	1	1
2	-1	+1
3	-1

oder in
binärer
Schreibweise

x-n	I	Q,
0	1	0
1	1	1
CVJ	0	1
3	0	0

Die Ausgänge I und Q der beiden Demodulatoren sind also binär und können daher in Binärspeichern gespeichert werden (die um ein Kennintervall verschobenen Werte werden im folgenden mit I¹ und Q¹ bezeichnet).

Aus der Tabelle läßt sich folgender Sachverhalt entnehmen: Ändert sich χ um den Wert 0 (d.h. O°-Phasensprung), so ist:

Q'

	1	0	1	0
oder	1	.1	1	1
oder	0	1	0	1
oder	0	0	0	■ ο

Ändert sich χ um den Wert 1 (d.h. 90°-Phasensprung), so ist:

I Q I¹ Q¹

	1	0	1	1
oder	1	1	0	1
oder	0	1	0	0
oder	0	0	1	0

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1512§3?

Indert sich χ um den '.Vert 2 (d.h. 180°-Phasensprung)V

	1	0	0	1
oder	0	1	1	0
oder	1	1	0	0
oder	0	0	1	1

Ändert sich χ um den Wert 3 (d.h. 270°-Phasensprung), so ist:

	1	0	0	0
oder	1	1	1	0
oder	0	1	1	1
oder	0	0	0	1

Es läßt sich also durch eine statische Logik bestimmen, was für ein Phasensprung vorgelegen hat. Am Ausgang dieser Logik muß noch ein Schalter vorgesehen werden, der die Dibits in Bits umformt (Fig. 2).

Für die Zuordnung der Ausgänge A, B zu den empfangenen Phasensprüngen gilt folgende Tabelle:

	A	B
0°	0	0
90°	1	0
180°	1	1
270°	0	1

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Es, ist also (mit Benützung des ODER-Symbols +):

A - ( 90°) + (180°) ;

B- (270°) + (180°)

oder, wenn für 90°, 270°, 180° die oben in Tabellenform
dargestellten entsprechenden logischen Kombinationen von I, Q, I·, Q* ebenfalls unter Benutzung des ODER-Symbols bzw. des
UND-Symbols eingesetzt werden:

M* ™ JL <Q^ JL *q£ T «L <q£ J- · 'ofa *· JL * >q£ J. * >c^ T J- *q^ JL * «£

♦ Ι·5·Τ¹⁴ Q¹ +T'Q'I'·^¹ + I-Q-T¹«^' +T«Q'T''Q·

?aßt aan das erste Produkt mit dem fünften, das zweite mit λ dem vorletzten, das dritte mit dem drittletzten und das vierte mit dem letzten zusammen und berücksichtigt man die Identität

X + X - 1,
so erhält man den viergliedrigen Ausdruck:

A - I»5*Q' + I'Q'T¹ +T'Q«"Q· +T'^'I¹
entsprechend wird:

B - !•'S'T' + 1'0'"S¹ + T-Q-I¹ +1

Das Blockschema gemäß Fig. 3 ist genau nach diesen logischen
Beziehungen aufgebaut. Die Ausgänge A und B werden zwecks
Umformung der Dibits in Bits auf die ersten Eingänge von
*wei weiteren UND-Schaltungen geschaltet, deren zweite Eingänge den Dibit-Takt bzw. den inversen Dibit-Takt empfangen und deren Ausgänge einer weiteren CDER-Schaltung zugeführt werden, die
ausgangsseitig den Datenausgang liefert.

5 Patentansprüche -8-

2 Bl«Zeichn.,3

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Claims

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Patentansprüche

[1#/Demodulationsschaltung für 4—Phasen-Differenzmodulation auf der Grundlage digitaler Schaltkreise, bei der die in Grleichstromsignale umgewandelten Sinus- und Kosinuskomponenten der Phase des Signals reletiv zu einer anderen Bezugswechselspannung, deren Frequenz mit der Trägerfrequenz mindestens einen Kennabschnitt lang übereinstimmt, für die Bauer des nachfolgenden Kennabschnitts gespeichert werden und bei der der Bezugsträger so erzeugt wird, daß seine Phase gegenüber der Phase des Datensignals nur um diskrete Werte verschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet^ daß. • der erste Schritt der Demodulation durch (mittels einer Multiplizierschaltung bewirkte) Multiplikation des empfangenen . Datensignals cos ('Aut·+ X^ ) - Uij. sei" die Trägerfrequenz und X die Information - mit dem aus dem Datensignal gewonnenen Bezugsträger sin (w t+wiL +^) ^und überdies mit dem um ik phasenverschobenen Bezugsträger cos ^»ijrt^f verwirklicht wird (n sei die Unbestimmtheit des Bezugsträgers;, daß die so gewonnenen demodulierten Signale I und Q in Binärspeichern gespeichert werden (z.B. FF, Fig. 3) und daß - zur Verwirklichung des zweiten Schrittes der Demodulation bzw. Decodierung - die neuempfangenen binären Signale I, Q " sowie die gespeicherten Signalwerte I¹, Q¹ des vorhergehenden Kennintervalls (sämtliche binären Signale in Gestalt eines Markierpotentials an einem - und nur einem - Leiter eines jeden von vier Signalleiterpaaren) den entsprechenden, paarweise angeordneten Eingängen einer statischen Empfangslogik sugeführt werden, die am Ausgang die den Phasensprüngen entsprechende Schrittfolge erzeugt.

Dr.Uch/Sd

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2. Demodulationsschaltung nach Anspruch 1_t dadurch gekennzeichnet » daß die statische Empfangslogilc zwei Ausgänge (A,B) hat, von denen der eine (z.B. "Α") der logischen Bedingung

A » I.Q-Q' + I.Q-I¹ + I·Q-^' + I-Q»I^f und der andere Ausgang (z.B."Β") der Bedingung

B-I-Q-I¹ + I-Q-Q¹ +1'Q-I¹ + I-Q»Q' genügt.
3. Demodulationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet « daß jeder Ausgang der Empfangs-logik ^e einem Eingang von zwei UND-Schaltungen mit je zwei Eingängen zugeführt wird, deren zweite Eingänge den Dibit-Takt bzw. den inversen Dibit-Takt empfangen und deren Ausgange auf die beiden Eingänge einer ODEH-Schaltung geführt sind, die den Datenausgang (in Bits) liefert.
4-. Demodulationsschaltung nach Anspruch Λζoder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsträger aus dem Datensignal durch Schaltungen erzeugt wird, die das Datensignal quadrieren, den Gleichs.tromanteil abziehen, das resultierende Signal nochmals quadrieren und die Frequenz der erhaltenen Sinusspannung durch 4- teilen.
5. Demodulationsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet« daß der Bezugsträger aus dem Datensignal durch Schaltungen erzeugt wird, die das Datensignal gleichrichten und aus dem gleichgerichteten Signal die 4. Ober-. welle aussieben.